发布时间 : 星期日 文章基于matlab谐波抑制的仿真研究（毕设）更新完毕开始阅读0bde7a955f0e7cd185253654
如果将整流相数增加到12 相，则5 次谐波电流下降到基波电流的4.5%，7 次谐波电流下降到3%。除了可对整流器本身进行改造外，当有多台相同的6 脉动换流器同时工作时，可以用取自同一电源的换流变压器二次绕组之间适当的移相，以达到提高整流脉动数的目的。
（2）采用交流滤波装置。采用交流滤波装置在谐波源的附近就近吸收谐波电流，以降低连接点处的谐波电压。滤波装置是由电阻、电感、电容等元件组成的串联谐振电路，利用其串联谐振时阻抗最小的特性，消除5、7、11 次等高次谐波。在运行中滤波器除了能起到滤波作用外还能兼顾无功补偿的需要。
（3）抑制快速变化的谐波。快速变化的谐波源（如电弧炉、电力机车、晶闸管供电的轧钢机和卷扬机等）除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的（如电气化铁道的机车，处于熔化期的电弧炉等）还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。抑制快速变化谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动谐波源的谐波量，同时，可以抑制电压波动、闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数，目前技术上较成熟。
（4）避免并联电容器组对谐波的放大作用。在电力系统，中并联电容器组可以改善无功，起改善功率因数和调节电压的作用。当有谐波源时，在一定的参数下，电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。因此可采取改变电容器的串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
（5）LC无源滤波法。LC无源滤波器是一种常用的谐波补偿装置。它的基本工作原理是利用LC谐振回路的特点抑制向电网注入的谐波电流。当谐振回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，则可将该次谐波电流滤除，使其不会进入电网。多个不同谐振频率的谐振回路可溥除多个高次谐波电流，这种方法简单易行。
（6）采用有源电力滤波器APF（Active Power Filter）。有源电力滤波器是一种用动态抑制谐波的新型电力电子装置，它可以对大小和频率都变化的谐波进行补偿，其应用可克服无源滤波器等传统谐波抑制方法的缺点。随着电力电子技术水平的发展，有源滤波技术得到极大发展，在工业上己经进入实用阶段。 2.5 无源电力滤波器简述
无源电力滤波器（Passive Power Filter，简称PPF）是目前工程上应用最多的滤波器，它不仅结构简单，投资少，而且可靠性高，运行费用也比较低。其滤波原理实质上是为电路中的谐波提供一条低阻抗路径，也就是保留基波而使谐波短路，使得谐波可通过滤波器而不注入系统。无源滤波器是采用电抗器、电力电容器和电阻按功能要求组合而成的，其中最简单的是单调谐的LC 滤波器。单调谐LC 滤波器的主要功能是用来抑制某一特征次谐波，即令滤波支路在该次谐波频率下发生串联谐振，形成低阻抗通路，继而使该次谐波电流不再或尽可能小流入电网，最终达到抑制谐波的目的。无源滤波器还可以设计成双调谐的LC 滤波器。双调谐的LC 滤波器同时可以滤除两种频率的谐波；也可以作成多阶的，但因其电路复杂，所以应用较少。另外，无源滤波器还可以设计成高通滤波器，用以滤除某个一次以上的谐波。无源滤波器在吸收谐波的基础上还可以补偿无功，改善功率因数。LC 滤波器的滤波原理是提供一并联低阻抗通路，因此其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的，但无源电力滤波器也因此就存在以下缺点：
（1）由于无源电力滤波器的滤波特性受系统参数与系统运行的工况影响比较大，想要设计得很理想往往比较困难，且谐振频率依赖于元件参数，因此只能对主要谐波进行滤波。LC 参数的漂移将导致滤波特性改变，使滤波性能不稳定； （2）由于电网的参数与LC 可能产生并联谐振，将会使该次谐波分量放大。因而电网供电质量会因此下降；
（3）滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调。 2.6 有源电力滤波器介绍
作为一种新型的补偿方式，有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。有源电力滤波器的原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有以下特点：
（1）不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
（2）滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险； （3）具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。
2.6.1 有源滤波器的基本原理
图2.1 为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图。
图2.1有源电力滤波器系统组成
有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置，其基本工作原理是从补偿对象即谐波源中检测出需要补偿的分量，如谐波电流或无功电流分量，由APF 产生一个与补偿分量大小相等方向或极性相反的补偿分量，以使被补偿分量和APF 产生的补偿分量相互抵消，从而使电网电流只含基波分量，重新成为正弦电流。
2.6.2 有源电力滤波器的分类
图2.2有源电力滤波器拓扑分类
1．直流APF 和交流APF 根据应用场合不同，APF 可以分为直流APF 和交流APF 两大类。直流APF 主要是用来消除高压直流输电系统的换流站直流侧的谐波，但其研究较少，应用也较少。而交流APF 主要用于交流电力系统，所以是目前研究主要对象。 2．并联型APF 和串联型APF
根据接入电网方式，可以分为并联型APF 和串联型APF。并联型APF 是最早期的有源滤波装置，也是现在实际工业应用最多的一种APF。这种装置并联接入电网，相当于一个受控电流源，消除电流型负载的谐波。并联型APF 最大优点是安装、调试、维修、保护方便，负载甚至不用断电就可将APF 安装投入运行，所以工业上投入运行并联型APF占多数。但由于电源电压直接加在逆变器上，对开关器件电压等级要求较高；负载谐波电流含量高时，这种有源滤波装置的容量也必须很大，这样投资就比较大。另外，串联型APF 经过耦合变压器串联接入电网，相当于一个受控电压源，流过正常负荷电流，损耗较大。而且串联型APF 安装、投切、故障后的退出及各种保护也较复杂，单独使用串联型APF 例子较少。从补偿对象来看，并联型APF 适合补偿电流型谐波负载，串联型APF适合补偿电压型谐波负载。 3．混合型APF（HAPF）
由于受开关器件限制，高频变流器容量有限，且其造价随容量增大而急剧增加，于是便提出各种APF 和PPF 相结合的混合型APF（HAPF），可以减少有源部分容量，提高装置经济性。下面列出几种典型HAPF 拓扑。
（1）并联APF+并联PF
图2.3 并联APF+并联PF 的HAPF
在使用这种装置时，由于电网与APF 及APF 与PF 之间存在谐波通道，特别是APF与PF 之间的谐波通道，可能使APF 注入的谐波又流入PF 及系统中。所以较好方法是APF和PPF 按频率分段完成滤波功能，即由PPF 滤除低次谐波，APF 滤除高次谐波，或者反之。前者PPF 由多组单调谐滤波器及高通滤波器组成，用于滤除负载中占主要成分的低次谐波；APF 采用高频变流器，滤除剩余的高次谐波电流，由于高次谐波电流幅值较小，故APF 容量可以大大降低。后者PPF 为一组高通滤波器，滤除高次谐波及APF（变流器）产生的开关次谐波，而APF 只补偿较低次谐波，这样，变流器开关频率可以较低，可以采用频率较低的大功率开关器件，降低成本，减少损耗。这种装置，APF 容量虽然降低了，但是APF 仍然承受全部基波电压，开关器件的耐压等级没有降低。
（2）串联型APF+并联PF
图3.4 串联型APF+并联PF 的HAPF
串联APF 相当于一个电流控制电压源，产生的谐波电压与电网支路中谐波电流成正比。因此对谐波电流而言，APF 可以等效为一个谐波电阻。当谐波电阻的阻值远远大于电网阻抗和无源滤波器等效阻抗时，电网支路电压和电流中将只有很小的谐波残余。对基波而言，APF 呈几乎为零的极低阻抗，不消耗基波功率。因此，APF 相当于一个谐波隔离装置。串联APF 将迫使负载的谐波电流流入无源滤波器，同时也阻止了电源的谐波电压窜入负载侧。对谐振频率处的谐波，无源滤波器呈极低阻抗。
这种方案结合了无源滤波器和有源滤波器各自优点，装置的补偿容量可以做的很大。由于大部分谐波由相对廉价的无源滤波器滤除，装置成本相对较低。这种结构的缺点是：在低次谐波及其它频率处，要使APF 的等效谐波电阻远远大于无源滤波器等效阻抗是很难的，因此对电网中闪变分量，用该方法不能实现隔