电能质量技术 第四章 电能质量控制技术PPT课件

图4-6表示三阶阻尼和C形阻尼滤波器的电路， 与一阶和二阶滤波器相比，其高通滤波性能都欠佳，
但由于三阶阻尼滤波中加入C2，以及C形滤波器使 C2与L在基波下调成串联谐振，从而分别使基波下R 中的功率损失变小和变为最小，在经济上当然是以
附加C2的费用为代价的。
比较调谐滤波器和阻尼滤波器，前者对自身
LC滤波器的设计流程主要考虑其谐振频率及 电容器耐压，电抗器耐流。
1. LC滤波器的分类
1）按接入系统的方式，可分为以下两种类型：
串联滤波器：它串入系统，通常通过LC并联谐振的高阻
抗来阻碍谐波进入系统；
并联滤波器：它并入系统，通常通过LC串联谐振的低阻
抗来使谐波源产生的谐波与系统分流。
有时并联滤波器和串联滤波器可混合使用。 并联滤波器性价比要好于串联滤波器。 并联滤波器和串联滤波器都是调谐滤波器。
式中fr-单调谐支路的固有频率，f=fr时发生串联谐振。
双调谐滤波器的电路和相对阻抗-频率特性曲线 如图4-3a、b所示，图4-3c是其X(f)-R(f)极坐标特性 曲线。
图中所示双调谐滤波器在5次和7次谐波上发生 串联谐振。在接近谐振频率时，双调谐滤波器可等 效成两个并联的单调谐滤波器。
对阻尼滤波器，常见的有一阶阻尼和二阶阻尼 两种。图4-4和图4-5所示分别为一阶、二阶阻尼电 路和阻抗模值-频率特性曲线。
元件参数准确度要求更高。环境温度引起的元件 参数变化以及电网频率偏移都会使调谐滤波器失 谐，因此，不能使调谐滤波器正好设计在某一次 谐波的谐振点上，而是要向感性区做适当偏移。
3. 系统阻抗与滤波的关系
设非线性负荷为谐波电流源，其与系统和滤波器 组成的网络模型如图4-7所示。
4.2 电能质量控制技术的分类
电能质量的概念在一定程度上来自于电磁兼容。电 磁兼容（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合 要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电 磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求： 设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的
抗扰度； 设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不
4.2 电能质量控制装置原理
4.3.1 无功补偿电容器和LC滤波器
电力系统除了负担负荷的有功功率P，还要为负荷 提供无功功率Q。两者与负荷的视在功率S之间
负荷的功率因数是衡量负荷是否充分利用网络传 输容量的指标之一，其定义为负荷有功功率与视在功 率之比
负荷功率因数越高，说明大部分视在功率被
用来提供有功功率，从而减少无功功率的消耗。 提高功率因素可以改善设备的利用率，充分发挥 系统设备的生产能力，减少电压损失和线路损失， 改善电压质量，提高电力网的传输能力。
目前使用最广泛的无功补偿装置是并联电容 器，或者并联电容器中串联电抗器，同时作为LC 滤波器使用。串联和并联滤波器的原理电路如图 4-1所示。
LC滤波器不仅可以提供全部或部分非线性负 荷所需的无功功率，还可以降低电网的谐波电压 或减少进入系统的谐波电流并达到或接近可接受 的水平。
LC滤波器的安装位置一般在整流负荷的一次 侧或专门为滤波装置设计的变压器的第三绕组上。
能超过一定的限值。
电能质量控制技术的分类
1. 提高供电设备和用电设备的技术性能
目前，对电能质量要求较高的行业主要集中在电子工业 领域，尤其是大规模集成芯片生产、精密仪器生产厂商、航 空航天部门等。从提高供电设备和用电设备的技术性能的角 度来减小电能质量问题对于上述工业领域的厂商或者部门的 正常生产和工作的影响是关键的。
2. 采用电能质量控制装置
具有不同特性的非线性用户应采用不同的措施来抑制对 电力系统电能质量的不良影响。
电力系统中的谐波源主要分为两种：
非线性电磁耦合装置：主要包括电力变压器和静 止补偿装置中的饱和电抗器等。这些设备在正弦电
压作用下也会使电流波形畸变，其中以3次谐波为主，一 般变压器和电抗器的空载合闸涌流可达额定电流的6~8倍， 此时谐波分量极为明显。
第4章 电能质量控制技术
4.1 电能质量控制技术的Fra Baidu bibliotek究意义
造成电能质量现状主要有两方面的因素： 由于电力电子技术的迅速发展，大型电力电子设备在电力
系统中得到广泛应用。 各种对电能质量要求较高的用电设备不断普及，如微电子
产品生产流水线、精密试验仪器和办公设备、高性能家用电 器等。电能质量不合格会引发严重后果。
电能质量控制技术研究能够产生巨大的经济和 社会效益。它能够改善电力系统电能质量水平，减 少电力系统内部因电能质量问题产生的损耗，保证 电力系统运行可靠性，提高电力系统在电力市场中 的竞争力；能够减少对精密电子设备的影响，使用 户能够在最佳的供电条件下进行生产，保证产品质 量，从而提高经济效益；能够促进与电能质量控制 相关的电力电子新技术的发展。总之，电能质量控 制技术对推动电力技术发展和提高人民生活质量都 具有极其重要的意义。
换相装置：对称换相装置（如三相对称桥）和不对 称换相装置
目前电能质量控制装置的种类很多，根据特 性主要分为两大类：
无源设备：主要是指由容性和∕或感性元件构成的 设备，如无功补偿电容器、LC滤波器等；
有源设备：主要是指采用可控的开关器件实现电 能质量治理的设备，如有源电力滤波器（APF） 等。
1. LC滤波器的分类
2）按调谐锐度可把并联滤波器分为 调谐滤波器：其串联（等效）电阻很小，也称高Q（品
质因数）滤波器，它几乎调谐在某较低次谐波（基波、2次 谐波）上；
阻尼滤波器：其（等效）电阻较大，也称低Q滤波器，
它往往在某一宽频带上呈现低阻抗，常用的是高通阻尼滤波 器。
3）按阶数可把并联滤波器中的阻尼滤波器分为一阶、 二阶、三阶等阻尼滤波器。
本书重点讨论并联滤波器，如无特殊说明，LC滤波器均指 并联滤波器。
2. 常用LC滤波器及其特性 调谐滤波器常见的有单调谐和双调谐两种，可
以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波 的频率称为调谐滤波器的谐振频率。
用于吸收单一次数谐波(如单独滤3、5、7次谐 波)的滤波器称为单调谐滤波器。
单调谐滤波器的电路和相对阻抗-频率特性曲线 如图4-2所示，其中相对阻抗-频率关系为