第五章 無源濾波器.

1、中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所授課老師：危韌勇授課老師：危韌勇E-mail：時間：時間：5/29/2022第第五五章章 無源濾波器無源濾波器中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 LC LC濾波器是傳統(tǒng)的的諧波補償裝置就目前而言，抵制諧波的濾波器是傳統(tǒng)的的諧波補償裝置就目前而言，抵制諧波的方法可以分為兩大類：方法可以分為兩大類： 補償?shù)姆椒ㄑa償?shù)姆椒?設(shè)置設(shè)置LCLC濾波器濾波器, ,有源電力濾波器屬于此類方法。有源電力濾波器屬于此類方法。 改造諧波源的方法改造諧波源的方法 一是設(shè)法提高電力系統(tǒng)中主要的諧波

2、源即整流裝置的相數(shù)；一是設(shè)法提高電力系統(tǒng)中主要的諧波源即整流裝置的相數(shù)； 二是采用高功率因數(shù)整流器。二是采用高功率因數(shù)整流器。4.1 LC濾波器濾波器優(yōu)點優(yōu)點: : 具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資較少、運行可靠性較高、具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資較少、運行可靠性較高、 運行費用較低等。運行費用較低等。缺點缺點: : 易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，不能實現(xiàn)動態(tài)補償無功。易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，不能實現(xiàn)動態(tài)補償無功。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所4.1.1 LC濾波器的結(jié)構(gòu)和基本原理濾波器的結(jié)構(gòu)和基本原理LCLC濾波器即為無源濾波器，是由濾波電容器，電抗器和電阻器適濾波器即

3、為無源濾波器，是由濾波電容器，電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)，當(dāng)組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)，LCLC濾波器分為單調(diào)諧濾波器濾波器分為單調(diào)諧濾波器, ,高通濾波器及雙調(diào)諧慮波器等幾種。高通濾波器及雙調(diào)諧慮波器等幾種。(a)單調(diào)諧濾波器；單調(diào)諧濾波器； (b) 雙調(diào)諧濾波器；雙調(diào)諧濾波器；(c) 雙調(diào)諧帶高通特性的濾波器；雙調(diào)諧帶高通特性的濾波器；(d)一階高通濾波器；一階高通濾波器；(e) 二階高通濾波器；二階高通濾波器；(f) 三階高通濾波器；三階高通濾波器；(g) C型高通濾波器型高通濾波器中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究

4、所) 14()1(CnLnjRZssfnfn1.單調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器濾波器對濾波器對n n次諧波次諧波( )( )的阻抗為：的阻抗為：snn式中，下標(biāo)式中，下標(biāo)fnfn表示第表示第n n次單調(diào)諧濾波器。次單調(diào)諧濾波器。由上式畫出濾波器阻抗隨頻率變化的關(guān)系曲線如圖由上式畫出濾波器阻抗隨頻率變化的關(guān)系曲線如圖5.25.2所示：所示：圖圖4.1 單調(diào)諧濾波器阻抗頻率特性單調(diào)諧濾波器阻抗頻率特性單調(diào)諧濾波器是利用串聯(lián)單調(diào)諧濾波器是利用串聯(lián)L,C諧振原諧振原理構(gòu)成的諧振次數(shù)理構(gòu)成的諧振次數(shù)n為：為：)24(1LCns在諧振點處，在諧振點處， ，因，因 很小，很小，n n次次諧波電流主要由分流，很少流

5、入電網(wǎng)中諧波電流主要由分流，很少流入電網(wǎng)中, ,而對于其他次數(shù)的諧波，而對于其他次數(shù)的諧波， ，濾波，濾波器分流很少。器分流很少。fnfnRZfnRfnfnRZ中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所2高通濾波器高通濾波器高通濾波器也稱為減幅濾波器，圖高通濾波器也稱為減幅濾波器，圖4.3給出了四種形式的高通濾波器給出了四種形式的高通濾波器4.3 4.3 高通濾波器高通濾波器a) a) 一階一階b) b) 二階二階c)c)三階三階 d) d)四階四階一階高通濾波器需要的電容太大，基波損耗也太大，因此一般不采用。一階高通濾波器需要的電容太大，基波損耗也太大，因

6、此一般不采用。二階高通濾波器的濾波性能最好，但與三階相比，其基波損耗較高。二階高通濾波器的濾波性能最好，但與三階相比，其基波損耗較高。三階高通濾波器比二階的多一個電容三階高通濾波器比二階的多一個電容C2C2，C2C2容量與容量與C1C1相比很小，它提高了濾相比很小，它提高了濾波器對基波頻率的阻抗，從而大大減少基波損耗，這是三階高通濾波器的主要優(yōu)波器對基波頻率的阻抗，從而大大減少基波損耗，這是三階高通濾波器的主要優(yōu)點。點。C C型高通濾波器的性能介于二階和三階之間型高通濾波器的性能介于二階和三階之間C2C2與調(diào)諧在基波頻率上，故可與調(diào)諧在基波頻率上，故可大大減少基波損耗其缺點是對基波頻率失諧和元

7、件參數(shù)漂移比較敏感。大大減少基波損耗其缺點是對基波頻率失諧和元件參數(shù)漂移比較敏感。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所) 35()11(11LjnRCjnZssn二階高通濾波器的阻抗為：二階高通濾波器的阻抗為：nZ隨頻率變化的曲線如圖隨頻率變化的曲線如圖4.4所示，該曲線所示，該曲線在某一很寬的頻帶范圍內(nèi)呈現(xiàn)為低阻抗，形在某一很寬的頻帶范圍內(nèi)呈現(xiàn)為低阻抗，形成對次數(shù)較高諧波的低阻抗通路，使得這些成對次數(shù)較高諧波的低阻抗通路，使得這些諧波電流大部分流入高通濾波器。諧波電流大部分流入高通濾波器。圖圖4.44.4二階高通濾波器的二階高通濾波器的阻抗頻率特性阻

8、抗頻率特性中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所3雙調(diào)諧濾波器雙調(diào)諧濾波器 雙調(diào)諧濾波器有兩個諧振頻率，同時吸收這兩個頻率的諧波，其雙調(diào)諧濾波器有兩個諧振頻率，同時吸收這兩個頻率的諧波，其作用等效于兩個并聯(lián)的單調(diào)諧濾波器，其電路圖與阻抗頻率特性圖作用等效于兩個并聯(lián)的單調(diào)諧濾波器，其電路圖與阻抗頻率特性圖4.5所示：所示：圖圖4.5 4.5 雙調(diào)諧濾波器電路及阻抗頻率特性雙調(diào)諧濾波器電路及阻抗頻率特性 雙調(diào)諧濾波器與兩個單調(diào)諧雙調(diào)諧濾波器與兩個單調(diào)諧濾波器相比，其基波損耗較小濾波器相比，其基波損耗較小,且且只有一個電感只有一個電感L1承受全部部沖擊承受全部

9、部沖擊電壓。正常運行時，串聯(lián)電路的電壓。正常運行時，串聯(lián)電路的基波阻抗遠大于并聯(lián)電路的基波基波阻抗遠大于并聯(lián)電路的基波阻抗，所以并聯(lián)電路所承受的工阻抗，所以并聯(lián)電路所承受的工頻電壓比串聯(lián)電路的話低得多。頻電壓比串聯(lián)電路的話低得多。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所4.1.2 LC濾波器的設(shè)計準(zhǔn)則濾波器的設(shè)計準(zhǔn)則)44(%1001UUHRUnn)54(%100)(122UUTHDnnnnTHDnHRU 為保證電能質(zhì)量，許多國家制訂和頒發(fā)了諧波管理的標(biāo)準(zhǔn)，對諧波源向系為保證電能質(zhì)量，許多國家制訂和頒發(fā)了諧波管理的標(biāo)準(zhǔn)，對諧波源向系統(tǒng)注入點處的諧波電壓、電

10、流限制值作出了具體的規(guī)定。我國也相繼制訂和頒統(tǒng)注入點處的諧波電壓、電流限制值作出了具體的規(guī)定。我國也相繼制訂和頒發(fā)了電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定和電能質(zhì)量發(fā)了電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定和電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波（國家標(biāo)公用電網(wǎng)諧波（國家標(biāo)準(zhǔn)）。準(zhǔn)）。 在設(shè)計在設(shè)計LC濾波器時，首先應(yīng)滿足各種負載水平下對諧波限制的技術(shù)要求，濾波器時，首先應(yīng)滿足各種負載水平下對諧波限制的技術(shù)要求，然后在此前提下，使濾波器在經(jīng)濟上最為合理。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，濾波性能的下然后在此前提下，使濾波器在經(jīng)濟上最為合理。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，濾波性能的下列指標(biāo)都應(yīng)滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：列指標(biāo)都應(yīng)滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)： (1)各次諧波電壓含有率各次諧波電壓含有率

11、 (2)電壓總諧波畸變率電壓總諧波畸變率中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 (3) 注入電網(wǎng)的各次諧波電流大小。注入電網(wǎng)的各次諧波電流大小。 如需考慮諧波對通信系統(tǒng)的干擾，則濾波性能還應(yīng)滿足電話諧波如需考慮諧波對通信系統(tǒng)的干擾，則濾波性能還應(yīng)滿足電話諧波波形系統(tǒng)波形系統(tǒng)THFF或電話干擾系數(shù)或電話干擾系數(shù)TIF指標(biāo)的規(guī)定要求。指標(biāo)的規(guī)定要求。 除以上技術(shù)要求外，設(shè)計濾波裝置還應(yīng)考慮：除以上技術(shù)要求外，設(shè)計濾波裝置還應(yīng)考慮： (1)單調(diào)諧濾波器的諧振頻率會因電容、電感參數(shù)的偏差或變化而單調(diào)諧濾波器的諧振頻率會因電容、電感參數(shù)的偏差或變化而改變，電網(wǎng)頻率

12、會有一定波動，這將導(dǎo)致濾波器失諧。設(shè)計時應(yīng)保證改變，電網(wǎng)頻率會有一定波動，這將導(dǎo)致濾波器失諧。設(shè)計時應(yīng)保證在正常失諧的情況下濾波裝置仍能滿足各項技術(shù)要求：在正常失諧的情況下濾波裝置仍能滿足各項技術(shù)要求： (2)電網(wǎng)阻抗變化會對濾波裝置尤其是其中的單調(diào)諧濾波器的濾波電網(wǎng)阻抗變化會對濾波裝置尤其是其中的單調(diào)諧濾波器的濾波效果有較大影響，而更為嚴(yán)重的是，電網(wǎng)阻抗與濾波裝置有發(fā)生并聯(lián)效果有較大影響，而更為嚴(yán)重的是，電網(wǎng)阻抗與濾波裝置有發(fā)生并聯(lián)諧振的可能，設(shè)計時必須充分予以考慮。諧振的可能，設(shè)計時必須充分予以考慮。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所根據(jù)以上準(zhǔn)則

13、，提出設(shè)計濾波裝置設(shè)計的一般步驟如下：根據(jù)以上準(zhǔn)則，提出設(shè)計濾波裝置設(shè)計的一般步驟如下：1準(zhǔn)備設(shè)計的原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備設(shè)計的原始數(shù)據(jù) (1)設(shè)計前必須對電力系統(tǒng)的運行進行諧波分析，求出系統(tǒng)設(shè)計前必須對電力系統(tǒng)的運行進行諧波分析，求出系統(tǒng)中諧波源向電力系統(tǒng)注入的各次諧波電流；中諧波源向電力系統(tǒng)注入的各次諧波電流； (2)對電力系統(tǒng)做諧波阻抗分析，求出諧波阻抗；對電力系統(tǒng)做諧波阻抗分析，求出諧波阻抗； (3)確定電力系統(tǒng)頻率的最大正負偏差量；確定電力系統(tǒng)頻率的最大正負偏差量； (4)按國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定各次諧波電流、各次諧波電壓按國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定各次諧波電流、各次諧波電壓含量及電壓總諧波畸變率的極

14、限值；含量及電壓總諧波畸變率的極限值； (5)確定濾波裝置應(yīng)提供的無功補償容量大??；確定濾波裝置應(yīng)提供的無功補償容量大??； (6)確定電力系統(tǒng)中的背景諧波。確定電力系統(tǒng)中的背景諧波。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所2確定濾波裝置的構(gòu)成確定濾波裝置的構(gòu)成 濾波裝置的構(gòu)成主要是指由幾組單調(diào)諧濾波器構(gòu)成，是否裝設(shè)高通濾波裝置的構(gòu)成主要是指由幾組單調(diào)諧濾波器構(gòu)成，是否裝設(shè)高通濾波器，其截止頻率如何選取，以及采用何種方式滿足無功補償?shù)囊獮V波器，其截止頻率如何選取，以及采用何種方式滿足無功補償?shù)囊?。求?要使濾波裝置滿足無功滿足要求，可采用兩種方法：一是按濾

15、波要要使濾波裝置滿足無功滿足要求，可采用兩種方法：一是按濾波要求設(shè)計濾波裝置，如其無功容量不滿足要求，加裝并聯(lián)電容器；二是求設(shè)計濾波裝置，如其無功容量不滿足要求，加裝并聯(lián)電容器；二是加大濾波器容量，使其滿足無功補償要求。加大濾波器容量，使其滿足無功補償要求。3 濾波裝置中各濾波器的初步設(shè)計濾波裝置中各濾波器的初步設(shè)計 初步確定各單調(diào)諧濾波器、高通濾波器中各元器件參數(shù)、容量等。初步確定各單調(diào)諧濾波器、高通濾波器中各元器件參數(shù)、容量等。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所4 濾波裝置的最后確定濾波裝置的最后確定 單獨設(shè)計好各個濾波器之后，應(yīng)對以下方面進行進

16、一步的計算單獨設(shè)計好各個濾波器之后，應(yīng)對以下方面進行進一步的計算和校核。和校核。 (1)計算濾波器之間的相互影響。計算濾波器之間的相互影響。 (2)校核濾波裝置是否滿足諧波抑制的要求及對通信系統(tǒng)干擾的校核濾波裝置是否滿足諧波抑制的要求及對通信系統(tǒng)干擾的要求。要求。 (3)濾波裝置參數(shù)確定后，應(yīng)對系統(tǒng)進行諧波潮流計算，若出現(xiàn)濾波裝置參數(shù)確定后，應(yīng)對系統(tǒng)進行諧波潮流計算，若出現(xiàn)在低次非特征諧波情況下有諧振現(xiàn)象，則應(yīng)考慮裝設(shè)在低次非特征諧波情況下有諧振現(xiàn)象，則應(yīng)考慮裝設(shè)3次濾波器。次濾波器。 (4)對不同方案進行經(jīng)濟分析，按年費用最小作最佳選擇，最終對不同方案進行經(jīng)濟分析，按年費用最小作最佳選擇，最

17、終確定濾波方案。確定濾波方案。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所)64()(21CCLLffneq4.1.3 單調(diào)諧濾波器的設(shè)計單調(diào)諧濾波器的設(shè)計1單調(diào)諧波器的失諧 濾波器阻抗偏離其極小值，使濾波效果變差，這種情況稱為濾波器的失諧。sfsNf條件條件電力系統(tǒng)運行時頻率偏差（實際頻率 與額定頻率 不一致）電容器、電感線圈的參數(shù)變化（環(huán)境溫度、自身發(fā)熱、絕緣老化）LC 設(shè)計時常將由參數(shù)偏差L和C所引起的諧振頻率相對變化量，應(yīng)用諧振頻率與 成反比關(guān)系，等效地近似處理為系統(tǒng)頻率的偏差，從而得到總的等值頻率偏差或總失諧度設(shè)計時,必須考慮可能的最大正頻偏值和最大

18、負頻偏值。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所)74(sNsNssNs 考慮失諧因素時，濾波器的性能不是簡單僅由諧振頻率下的阻抗來決定，考慮失諧因素時，濾波器的性能不是簡單僅由諧振頻率下的阻抗來決定，還取決于諧振頻率附近的阻抗特性。還取決于諧振頻率附近的阻抗特性。 令電網(wǎng)角頻率偏差為令電網(wǎng)角頻率偏差為 相對偏差相對偏差為：為：)84()1 ()1(1CnsNfnfnsNLnjRZ于是：于是：考慮到考慮到1，由上面兩式可得：，由上面兩式可得：)94(1fnrfnrfnoCRRLRXQ)114(441)104()21()21 (2222QXQRZjQXQj

19、RZofnfnofnfn 定義濾波器的調(diào)諧銳度為諧振頻率定義濾波器的調(diào)諧銳度為諧振頻率 下下或或的電抗的電抗 和和 的比值。的比值。roXfnRLC中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所圖圖4.6 4.6 單調(diào)諧濾波器阻抗與總失諧單調(diào)諧濾波器阻抗與總失諧 度關(guān)系度關(guān)系表表4.1 4.1 圖圖4.64.6中四條曲線對應(yīng)的參數(shù)中四條曲線對應(yīng)的參數(shù))134(441)124()21()21 (2222eqoeqfnfneqoeqfnfnQXQRZjQXQjRZ 進一步考慮由電容器和電感線圈引起的失諧進一步考慮由電容器和電感線圈引起的失諧,上兩式中的上兩式中的應(yīng)由

20、應(yīng)由 替替換，可得：換，可得：eq若不考慮濾波器連接處系統(tǒng)阻抗的影響，則若不考慮濾波器連接處系統(tǒng)阻抗的影響，則Q值越大，值越大， 越小，濾波效果越好。越小，濾波效果越好。Q=時，時， ， ，在給定的，在給定的 和和 下，下，諧波電壓最小，但實際下電感線圈總有一定的諧波電壓最小，但實際下電感線圈總有一定的電阻，電阻，Q必定為有限值。如果某一必定為有限值。如果某一Q值下諧波值下諧波電壓達不到濾波要求，應(yīng)減小電壓達不到濾波要求，應(yīng)減小 ，降低，降低Q值。值。fnZ0fnR02XZeqfneq0X0X中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所圖圖4.7 4.7 單調(diào)

21、諧波的阻抗軌跡單調(diào)諧波的阻抗軌跡2 最佳調(diào)諧銳度角最佳調(diào)諧銳度角 的確定的確定optQ 由式由式(4-9)知，當(dāng)知，當(dāng) 為給定值時，濾波器的電為給定值時，濾波器的電抗抗 ，則隨著，則隨著Q值的不同而改變。在此情況下，值的不同而改變。在此情況下， 在阻抗平面上在阻抗平面上的軌跡將是一條水平線，如圖的軌跡將是一條水平線，如圖4.7所示：所示：CLCLXrr/1002XXmfnfnZ 將阻抗軌跡映射到導(dǎo)納平面上為將阻抗軌跡映射到導(dǎo)納平面上為一半圓，如圖一半圓，如圖4.8所示。半圓的直徑為所示。半圓的直徑為 ，并與，并與G軸相切于原點。軸相切于原點。導(dǎo)納平面上的各點均可在阻抗平面上導(dǎo)納平面上的各點均可

22、在阻抗平面上找到相應(yīng)的點。找到相應(yīng)的點。)2/(10Xm中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所圖圖4.8 4.8 單調(diào)諧濾波器導(dǎo)納軌跡及單調(diào)諧濾波器導(dǎo)納軌跡及 系統(tǒng)導(dǎo)納平面系統(tǒng)導(dǎo)納平面 圖圖4.8中的陰影部分為系統(tǒng)的諧波中的陰影部分為系統(tǒng)的諧波導(dǎo)納平面，它由系統(tǒng)諧波阻抗映射得導(dǎo)納平面，它由系統(tǒng)諧波阻抗映射得來。在缺乏系統(tǒng)詳細參數(shù)時，可用系來。在缺乏系統(tǒng)詳細參數(shù)時，可用系統(tǒng)最大阻抗角描述系統(tǒng)諧波阻抗，認統(tǒng)最大阻抗角描述系統(tǒng)諧波阻抗，認為全部諧波阻抗都在最大阻抗角的范為全部諧波阻抗都在最大阻抗角的范圍內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗，最大阻抗角一般在圍內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗，最大阻抗角一

23、般在8085范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 單調(diào)諧濾波器是與系統(tǒng)并聯(lián)的，單調(diào)諧濾波器是與系統(tǒng)并聯(lián)的，因此從諧波源一側(cè)向系統(tǒng)看，綜合諧因此從諧波源一側(cè)向系統(tǒng)看，綜合諧波導(dǎo)納為波導(dǎo)納為 ( 為系統(tǒng)導(dǎo)為系統(tǒng)導(dǎo)納納)。 的端點在半圓的圓周上。設(shè)的端點在半圓的圓周上。設(shè) 對應(yīng)于圖中的對應(yīng)于圖中的 ，從，從D點可作出點可作出系統(tǒng)導(dǎo)納系統(tǒng)導(dǎo)納 的變化范圍，如圖中陰影的變化范圍，如圖中陰影部分所示。若部分所示。若 對應(yīng)于圖中的對應(yīng)于圖中的 ，則綜合諧波導(dǎo)納則綜合諧波導(dǎo)納 為圖中的為圖中的 。交。交流母線上的諧波電壓流母線上的諧波電壓因此，考慮系統(tǒng)諧波導(dǎo)納最不利的情因此，考慮系統(tǒng)諧波導(dǎo)納最不利的情況，應(yīng)使況，應(yīng)使 為最小值，

24、即應(yīng)垂直于系為最小值，即應(yīng)垂直于系統(tǒng)諧波導(dǎo)納陰影的邊界線。此時對應(yīng)統(tǒng)諧波導(dǎo)納陰影的邊界線。此時對應(yīng)的的Q值即為最佳值即為最佳Q值。值。sfnsfYYYsYfnYsfY_OD_DR_ORsYfnYsYsfYsfYnInU/ )()(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 由式由式(4-12)可得：可得：比較兩式，得出最佳比較兩式，得出最佳Q值：值：一般最佳一般最佳Q值約在值約在3060的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 此外，其頻偏此外，其頻偏 減小，濾波器導(dǎo)納軌跡半圓的半徑增大，從而增大減小，濾波器導(dǎo)納軌跡半圓的半徑增大，從而增大 ，使得使得 減小。因此設(shè)計時，減小。

25、因此設(shè)計時， 取最大值取最大值 才能保證在不同的情況下才能保證在不同的情況下 均均不超過極限值。不超過極限值。eq)(nUmsfYeq)(nU)144()2/cot(tanmfn)154(2/2tan00QQXXRXmmfnfnfn)164(sin21cos2)2/cot(mmmmmoptQ 給定給定 之后，濾波器導(dǎo)納軌跡半圓的直徑隨之確定。如已知系統(tǒng)的最大阻之后，濾波器導(dǎo)納軌跡半圓的直徑隨之確定。如已知系統(tǒng)的最大阻抗角抗角 ，則由圖，則由圖4.8中可得：中可得：mm中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所4.1.4 高通濾波器的設(shè)計高通濾波器的設(shè)計二階高

26、通濾波器的阻抗如下：二階高通濾波器的阻抗如下： 對于高通濾波器，定義對于高通濾波器，定義Q值為：值為： 在高通濾波器中，定義的在高通濾波器中，定義的Q值與單調(diào)諧濾波器中的定義不同，但它們在值與單調(diào)諧濾波器中的定義不同，但它們在反映濾波器的調(diào)諧銳度方面是一致的。在單調(diào)諧濾波器中，串聯(lián)電阻越小，反映濾波器的調(diào)諧銳度方面是一致的。在單調(diào)諧濾波器中，串聯(lián)電阻越小，其調(diào)諧曲線越尖銳。而在高通濾波器中，電阻是與電感并聯(lián)連接的，因此，其調(diào)諧曲線越尖銳。而在高通濾波器中，電阻是與電感并聯(lián)連接的，因此，電阻值越大，調(diào)諧曲線越尖銳。電阻值越大，調(diào)諧曲線越尖銳。)174(1)()()(222222CnLnRLnRk

27、LnRLnRZsssssn)184(0XRQ 從上式可得：當(dāng)從上式可得：當(dāng)R，高通濾波器將轉(zhuǎn)化為單調(diào)諧濾波器，其諧振頻率，高通濾波器將轉(zhuǎn)化為單調(diào)諧濾波器，其諧振頻率為為 ；當(dāng)；當(dāng)時，時， ，濾波器的阻抗為，濾波器的阻抗為R所限制實際上，在諧所限制實際上，在諧波頻率高于一定頻率之后，濾波器在很寬的頻帶范圍內(nèi)具有低阻特性波頻率高于一定頻率之后，濾波器在很寬的頻帶范圍內(nèi)具有低阻特性( )，實現(xiàn)了高通濾波。，實現(xiàn)了高通濾波。LCr/1RZnRZn中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 在設(shè)計高通濾波器時，首先要確定所抑制的諧波次數(shù)。根據(jù)已經(jīng)采用的在設(shè)計高通濾波器時，首先要確定所抑制的諧波次數(shù)。根據(jù)已經(jīng)采用的單調(diào)諧濾波器的配置情況，并考慮到濾波對象的諧波情況，確定高通濾波器單調(diào)諧濾波器的配置情況，并考慮到濾波對象的諧波情況，確定高通濾波器所要抑制的諧波次數(shù)。所要抑制的諧波次數(shù)。 高通濾波器的特性可以由以下兩個參數(shù)來描述：高通濾波器的特性可以由以下兩個參數(shù)來描述：)204()194(212CRLmRCfo 式中，式中， 稱為截止