諧波抑制與無功功率補(bǔ)償

1、諧波抑制與無功功率補(bǔ)償?shù)诙巫鳂I(yè)題目要求：對(duì)于晶閘管可控整流電路，主電路為：1）三相橋式全控整流電路，變壓器Yd11 聯(lián)結(jié)(1：3) ；變壓器一次側(cè)相電壓有效值U1=220V；阻感負(fù)載，R=30，L=800mH，=60。試設(shè)計(jì)LC 濾波器和電容補(bǔ)償（如果需要的話），對(duì)上述負(fù)載的諧波和無功進(jìn)行有效的補(bǔ)償，使電源電流為與電源電壓近似同相的正弦波（網(wǎng)測(cè)功率因數(shù)0.96）。要求：1. 設(shè)計(jì)無源濾波器，并計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)。2. 如果需要的話，設(shè)計(jì)計(jì)算無功補(bǔ)償電容器。3. 對(duì)建立的仿真電路進(jìn)行仿真，給出有關(guān)的仿真波形，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。4. 對(duì)設(shè)計(jì)步驟給出必要的文字說明。按照要求，先進(jìn)行濾波。對(duì)5、7、

2、11、13次諧波采用單諧調(diào)濾波器，對(duì)13次以上諧波采用二階高通濾波器。所要確定的參數(shù)有：各單調(diào)諧濾波器與電阻R，電容C，電感L。 首先求最小補(bǔ)償電容Cmin：在不加濾波和無功補(bǔ)償?shù)那闆r下，基波與各主要諧波情況如下圖所示：圖1 基波與各次諧波電流從圖中可以看出，If51.411A If70.937A If110.626A If130.508A根據(jù)教材給出的公式，按照最小安裝容量求出最小電容器Cmin=If(n)U(1)wsn2-1nn2 (1)將數(shù)據(jù)帶入式（1），可以分別求出最小電容器分別為：C5=4.978FC7=2.916FC11=1.576FC13=1.126F調(diào)諧在n次諧波頻率的單調(diào)諧濾

3、波器電容器和電抗器關(guān)系是nwsL=1nwsC (2)據(jù)此可以求出各濾波器對(duì)應(yīng)的電感LL5=81.14mHL7=70.89mHL11=53.1mHL13=49.4mH取Q=45，分別求出對(duì)應(yīng)的電阻值：R5=2.827R7=3.46R11=4.10R11=5.06對(duì)于高通濾波器，定義Q值為Q=RX0 （2）接下來，設(shè)計(jì)能濾掉13次以上諧波的高通濾波器，高通濾波器的特性可以由以下兩個(gè)參數(shù)來描述：f0=12RC (3)m=LR2C (4)式（3）中，f0稱為截止頻率，高通濾波器的截止頻率一般選為略高于所裝設(shè)的單調(diào)諧濾波器的最高特征諧波頻率。式（4）中的m是一個(gè)與Q直接有關(guān)的參數(shù)，直接影響著濾波器調(diào)諧曲線的形狀，一般Q值取為0.71.4，相應(yīng)的m值在20.5之間。電容按照無功補(bǔ)償計(jì)算，設(shè)高通濾波器同時(shí)補(bǔ)償容量為QC=400var。QC=U2XC1-XL1 （5）由式（5）與式（2）可以求出，C48F。帶入式（3）（4），取m=0.5可以求出，R5，L6.25mH。在濾波完成后，尚有較大無功，功率因數(shù)不滿足題目要求，故對(duì)電路進(jìn)行無功補(bǔ)償。剩余的無功為Q232varQ=U2XC （6）解得C28F。經(jīng)過濾波與無功補(bǔ)償，對(duì)所得的電路進(jìn)行諧波分析，如下圖所示。圖2 濾波與無功補(bǔ)償后的電路圖3 各