无源滤波器的优化设计方法一种
基于粒子群改进算法的无源电力滤波器优化设计
基于粒子群改进算法的无源电力滤波器优化设计近年来，电力滤波器的引入可以有效改善电力系统的稳定性、增强系统保护功能和提高变压器能量效率。
然而，由于来自传输线路和电力设备的噪声不断增强，如何将单相无源电力滤波器优化设计成一种有效抑制噪声并在一定范围内改善电力系统性能的设备，是面临技术壁垒的一项至关重要的研究课题。
本文采用粒子群改进算法（IPO），对单相无源电力滤波器的结构进行优化设计，以最大限度地提高滤波器的整体性能，包括最小化电容、最大化滤波器的频率带宽、最大化滤波器的衰减系数和最小化滤波器的最大抑制比。
一、研究及其相关方法1、研究背景单相无源电力滤波器是一种用来改善电力系统中电磁干扰、噪声及波形畸变等问题的有效设备，其优化设计是提高滤波器性能的关键。
2、研究方法（1）建立单相无源滤波器的理论模型；（2）选择优化技术-粒子群改进算法；（3）根据优化目标，建立相应的评价函数；（4）利用粒子群改进算法优化模型，获得最优设计；（5）采用数值方法验证计算结果。
二、研究结果本文优化设计的单相无源滤波器，优化结果如下：电容为41.37μF；滤波器的频率带宽为13.804kHz；衰减系数为11.513dB；最大抑制比为43.46dB。
三、结论本文以单相无源滤波器为研究对象，运用粒子群改进算法优化设计，以满足多样性要求以及改善电力系统性能。
在设计过程中，建立了基于该滤波器的目标函数，并调整了相应的参数，获得了较高的性能。
数值模拟结果表明，所设计滤波器能够满足具有良好抑制性能的设计要求，且滤波器的整体性能较好。
因此，本文所提出的算法能够有效地改善电力系统性能，有助于如何将单相无源电力滤波器优化设计成一种有效抑制噪声、改善电力系统性能的设备。
无源滤波器的多目标优化设计
中国电机工程学报ZHONGGUODIANJIGONGCHENGXUEBAO2002年第22卷第3期无源滤波器的多目标优化设计涂春鸣，罗安，刘娟（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083）摘要：针对目前根据工程经验或简单的技术经济指标来设计无源滤波器的现状，以及现有优化设计方法中假设条件较多、寻优空间较小、寻优能力不强、对实际因素考虑不全面等问题，提出了一种无源滤波器的多目标优化设计方法。
将无源滤波器的初期投资、无功功率补偿容量、滤波后电网谐波含量作为三个目标，利用遗传算法对无源滤波器的参数进行优化设计。
通过适应度函数的阈值制约以及以不同概率进行染色体选择操作，使得种群朝三个目标最佳协调点的方向进化；并且，为了克服算法的早熟收敛，引入混沌算子来增加种群的多样性；最后对一个混合滤波实验系统进行了无源滤波参数的多目标优化设计。
实践表明，设计出的无源滤波器具有良好的综合性能。
关键词：无源滤波器；多目标优化；遗传算法；混沌算子1引言由于电网谐波污染的日益严重，谐波的治理已经迫在眉睫。
传统的谐波治理方法是采用无源滤波器（PassivePowerFilter），其参数如果设计不当，不仅滤波效果不好，而且可能造成初期投资增加、系统无功功率过补偿以及无源滤波器与电网阻抗发生串、并联谐振等问题。
而在先进的混合有源滤波系统（HybridActivePowerFilter）中，无源滤波器也起着十分重要的作用。
因此，对无源滤波器的参数进行优化设计非常重要。
目前，无源滤波器的设计方法一般是根据工程经验或简单的技术经济指标来选择参数［1，2］，没有进行优化设计。
已有的优化设计方法中［3，4］，假设条件较多，寻优空间较小，寻优能力不强，且对一些问题（如无功补偿）未加考虑。
而文［5］采用的模拟退火优化方法中，对约束的可行性判断减少了个体的多样性，使得具有潜在能力的个体过早地被淘汰，且可选择的参数过多，可能出现滤波器配置的不合理。
无源滤波器优化设计方法研究
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｎ ｏ ｒ ｍ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ３ ２ １ ０ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
０ 引 言 电力 电子器 件 和非 线性 负 载在 电 网 中大量 应 用 。 它
们 所 产 生 的 谐 波 可 使 电 能 质 量 产 生 很 大 问 题 并 导 致 经
滤 波 效 果 作 为 目标 ， 利 用 基 于 猫 映 射 的 混 沌 遗 传 算 法 对
无 源 滤 波 器 的 参 数 进 行 多 目标 优 化 设 计 。
ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ．Ａｔ ｌ ａ ｓ ｔ ，ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｉ ｖ ｅ
ｈ ａ ｍｏ ｒ ｎ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｃ ｈ ａ ｏ ｓ － ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ （ Ｃ ＧＡ） ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｔ ｍａ ｐ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
无源滤波器优化方法研究_任明炜
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价每一个体的适应度(fitness value)； (2)判断算法收敛准则是否满足，若满足则输出 搜索结果，否则执行一下步骤； (3)根据适应度大小以一定方式执行复制操作； (4)按交叉概率 Pc 执行交叉操作； (5)按变异概率 Pm 执行变异操作； (6)返回步骤(2)。 [8] 混沌 是自然界广泛存在的一种非线性现象，它 充分体现了系统的复杂性。混沌运动虽然貌似随机， 却隐含着精致的内在结构， 能在一定范围内按其自身 规律不重复地遍历所有状态， 利用混沌运动的这些性 [9-11] 质可以进行优化搜索 。 目前对混沌尚无严格的定义， 一般将由确定性方 程得到的具有随机性的运动状态称为混沌， 呈现混沌 [8] 状态的变量称为混沌变量。Logistic 映射 如式： xn +1 = v * xn * (1 - xn ) xn Î [0,1] (1) 其中， v 为控制参数， 取值在 0 ~ 4 之间， Logistic 映射是 [0,1]间 的不 可逆映射, 是一个 典型的混沌系 统。 混沌虽 然貌似随 机但 它毕竟 是由 确定 方程 导出 的，因此具有特殊的运动规律，主要表现为随机性、 遍历性和对初始条件的敏感性。利用上述几点，将混 沌序列引入遗传算法中，提出了混沌遗传算法，利用 混沌序列对初始值的敏感性， 使产生的群体不可能同 时陷于同一局部极值，因此进化不会停止；而在接近 最优解时，由于混沌序列的介入和家族竞争的引进， 最优解总是不断地被更新，直到稳定，这些算法易跳 出局部解，计算效率高。算法步骤如下： 1)初始化 用随机方法产生一列初始值： (0) 0 x1, L、xi(0) i = 1, 2,L , n 。 这里 n 为 i 、x2,i、 ,i Î [ai , bi ] ， 最优化问题的变量个数， ki 为第 i 个变量 xi 所生成初 始值的数量。 2)生成混沌序列的初始值 将 x (0) j ,i 映射到区间[0,1]内，即： y (0) j ,i = x (0) j , i - ai bi - ai
无源低通滤波器的设计与仿真解析
无源低通滤波器的设计与仿真解析1.无源低通滤波器的基本原理-RC低通滤波器：RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电阻输出。
该电路对高频信号的传递具有阻碍作用，使高频信号通过电容时被短路，从而被滤除。
-RLC低通滤波器：RLC电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电感和电阻输出。
该电路除了对高频信号的阻碍作用外，还可以通过电感的电流变化来抵消与电阻上产生的电势降。
2.无源低通滤波器的设计步骤- 确定所需的截止频率（Cut-off frequency）：截止频率是滤波器的重要参数，决定了滤波器对输入信号的滤波效果。
根据所需的滤波效果，选择适当的截止频率。
-计算电阻、电容和电感的数值：根据所选的截止频率和电压源的数值，使用以下公式计算电阻、电容和电感的数值：- RC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，C = 1/ (2πfR)- RLC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，L = R / (2πfQ)，C = 1 / (2πfR)其中，f为截止频率，c为电容，l为电感，Q为无损品质因数。
-选择合适的电阻、电容和电感的数值：根据所计算出的数值，选择能满足要求的最接近的标准数值。
-进行电路连接：根据所选择的电阻、电容和电感的数值，将它们连接成相应的电路。
3.无源低通滤波器的仿真解析- 使用软件进行仿真：使用一些电子电路仿真软件如Multisim、PSpice等，将设计好的低通滤波器电路进行仿真。
-输入信号：选择一个合适的输入信号作为仿真的输入，例如正弦波、方波等。
-输出信号：观察滤波器电路的输出信号，并与输入信号进行对比分析，判断滤波器对输入信号的滤波效果。
-优化设计：根据仿真结果，可以对电阻、电容和电感的数值进行微调，以达到更好的滤波效果。
4.总结通过设计和仿真无源低通滤波器，我们可以滤除高频信号，保留低频信号。
设计无源低通滤波器的步骤包括确定截止频率、计算电阻、电容和电感的数值、选择标准数值和进行电路连接。
基于遗传算法的无源滤波器参数的优化
代 次 数 。这 样 交 叉 概 率 就 会 随迭 代 次 数 增 加 而 减 小 ，从 而 避 免 上 述 问题 。但 是 没 有 考 虑 到 概 率 的
收 稿 日期 ：２ １－３ １ ０ ００ ．５
变化 同适应度 函数的关系 。而适应度函数值才 是
衡 量 性 能 指标 的 重要 参 数 。 为 此 ， 文 对 上 述 自适 应 遗 传 算 法 加 以改 进 ， 本
１ 引言
无 源 滤 波 器 是 静 止 型 无 功 补 偿 器 的重 要 组 成
区 域 不 断 减 少 而 导 致 结 果 落 入 局 部 最 优 。 因此 ， 要 解 决 无 源 滤 波 器 的多 目标 优 化 设 计 问题 ，在 算 法 上 必 须 作 一 定 的改 进 。
部 分 ， 主 要 作 用 是 滤 除 电 网谐 波 及 补 偿 无 功 。 它
ｐ ａ ｍ ｘ
＝
者 生 存 选 择 而 逐 步 逼 近 最 优解 ，这 种 完 全 随机 化
的过 程 虽 然 可 以在 整 体 上 保 证 了进 化 ，但 却 是 一
ｐ ０
。
。 ＿—二 ｆ １ ＋ － 七一 １
ｇ一 一１ 、
个 漫 长 、 随 机 的过 程 ， 计 算 效 率低 。 另外 遗 传 算 法 的选 择 算 子 、杂 交 算 子 的寻 优 功 能 随进 化 迭 代
Ｋｅ ｒ ｓ ａｓｖ ｆｌ ｒ ｈ ｒ ｏ ｉ ｗａ ｅ ｒａ ｔ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｅ ｅｉ ａｇ ｒｔｍ， ａ ａ ｅｅ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｙｗｏ ｄ ：ｐ ｓｉｅ ｔ ； ａ ｍ ｎｃ ｖ ， ｅ ｃｉ ； ｍ ｒｖ ｄｇ ｎ ｔ ｌｏ ｉ ＂ ｒ ｍ ｔｒｏ ｔ ａｉ ｉ ｅ ＂ ｖ ｃ ｈ ｐ ｍｉ ｏ
混合有源电力滤波器中无源滤波器多目标优化设计
Ｉｔ ｅ ｅ ａｍ ｎｃ ｉｏｔ ｎｃｐｃｔ ｏ ａｔ ｅ ｏ ｅ ｃｍｐｎａ ｏ ｎ ｅ ｒ ｉａｉｖ ｓ ｎ ａ ｏ ｔ ｌ ｂ ｃ ｖｓ ｔａ ｓ ｒ ｏ ｉ ｄｓ ｒｏ ，ａａｉ ｒ ｃ ｖ ｗ ｒ ｏ ｅｓｔ ｎ ｄ ｇｎｌｎ ｅｔ ｔｓ ｐｉ ｊ ｔ ｅ ｋ ｔ ｈ ｈ ｔ ｉ ｙ ｆｅ ｉ ｐ ｉ ａ ｔ ｏ ｈ ｉ ｍｅ ｍａｏ ｅ ｉ
ＰＰ ｄ ｓｇ ｆｏ ｈ ｒｔ ｐ ｓｏ ＡＰ Ｆ ｅ ｉ ｎｏ ｔ ｅ ｙ ｅ ｆ Ｈ Ｆ．
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｎ；ｐ ｓｉ ｅｐ ｗｅ ｌ ｒ；ｉ ｐ ｏ ｅ ａ ｔ ｌ ｗ ａｍ ｐ ｉ ｉａｉ ｎ ａｇ ｒｔ ｍ ｐｉ ｌ ｓｇ ｍ ｄ ａ ｓｖ ｏ ｒ ｔ ｉ ｆ ｅ ｍ ｒ ｖ ｄｐ ｒｉ ｅｓ ｒ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｌ ｏ ｈ ｃ ｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｌ ｔ ｃ ｌ ｎ ｆ ｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｒ ａ ａ ｄＩ ｏｍａ ｏ ｎ ｉｅ ｒ ，Ｈｕ ａ ｎｖ ｒ ｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｚ ｏ ｕ ａ １ ０ ８ ｈｎ ｏ Ｅ ｃｉ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎＵ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｚ ｕ ｈ ｕＨ ｎ ４ ２ ０ ，Ｃ ｉａ） ｉ Ｔ ｎ
ａ ｄｕ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ａ ｔ ｌ ｗａｍ ｐ ｉ ｉａｉ ｎａｇ ｒｔｍ ｏ ｅｄ ｓｇ ｆｔｅＰ ａａ ｔｒ ｆ ｙ ｒｄａ ｔ ｅｐ ｗｅ ｌ ｒ ｎ ｓ ｓｉ ｒ ｖ ｄｐ ｒｉ ｅｓ ｒ ｏ ｔ ｚ ｔ ｌ ｏ ｈ ｆ ｒ ｅ ｉｎｏ ＰＦ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｂ ｃｉ ｏ ｒ ｔ ． ｃ ｍ ｏ ｉ ｈ ｔ ｈ ｈ ｉ ｖ ｉ ｆ ｅ Ｓｉ ｕａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｖ ｒｆｅ ｅｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａｙｓｓａ ｄ ｔｅｄ ｓｇ ａ ｄｔ ｅｒ ｌｔｄ ｄ ｓｇ ｅｈ ｄｃ ｎｐ ｏ ｉｅｒ ｆ ｒｎｃ ｏ ｍ ｌｔ ｅ ｕｔ ｅ ｉ ｓｔ ｏ ｅ ｉａ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉｎ， ｎ ｅａｅ ｅ ｉ ｎ ｍ ｔ ｏ ａ ｒ ｖｄ ｅｅ ｅ ｅｆ ｒ ｏ ｉ ｈ ｈ ｈ ｈ
基于遗传算法的无源滤波器优化设计
４ ・ ２
科 技 论 坛
基于遗传 算法的无源滤波器优化设 计
邢 仁 周 刘 宪 林 ２
（ 、 南机 电职 业 学院 实训 中心 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ２ 郑 州大 学 电 气 ３程 学 院 ， 南 郑 州 ４ １９ ） １河 河 ５ ００ 、 － 河 ５ １ １ 摘 要： 大功 率 交 流励 磁 发 电机 宜 采 用 交 一交 变频 器 ， 交 一交 变频 器 所 产 生 的 大量 谐 波 影 响 电能 质 量 、 但 网损 和 发 电机 自身效 率 本 文针对谐波特征提 出合理的治理 方案 ， 采用基于 ＭＡ Ｌ Ｂ的遗传算法工具箱 Ｔ ｏ ｏ ＴＡ ｏｌ ｘ中的 ｇｔｏ软件进行滤波 器参数优化设 计 仿真结 ｂ ａ ｌ ｏ 果表明滤波器设计合理 ， 对交流励磁发 电机产生的谐波有很好的抑制效果 关键词 ： 交流励磁发 电机 ； 波分析 ； 一交变频器 ： 谐 交 仿真 ： ａ ｏ Ｇｔｌ ｏ
，
交流励磁发电机的励磁多采用交 一直 一 交变频器 ，但对于大功 率水电机组则宜采用交 一交变频器 。交 一 变频器的工作原理基于 交 可逆整流 ， 自然换流 ， 其 不需要额外 的换流装置 ， 效率可高达 ９ ％以 ０ 上， 可实现很大 的励磁功率 ， 对于大功率水电机组具有 明显的技术经 济优势【 】 ｌ 。 交流励磁发电机 、特别是交 一 交变频交流励磁发电机的谐波对其 自身以及 电力系统的运行都有不利的影响，需深入分析并对其谐波抑
值：
通过遗传算法改进无源滤波器的参数 ， 得到滤波支路 的电容量 Ｃ 、 Ｃ． 根据 Ｃ和支路谐振频率计算电感 Ｌ的大小 ， 基于遗传算法的滤波器参数优化。根据以上分析结果， ． ３ 我们采 用基于 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ的遗传算法工具箱 Ｔ ｌｏ ｏ ｂｘ中的 ｇｔ ｌ ａ ｏ软件包。该软 ｏ
一种无源滤波器的优化设计
一种无源滤波器的优化设计许胜辉【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2011(33)4【摘要】针对电力系统谐波问题,提出了一种无源滤波器的优化设计方法.在研究了无源滤波器的构建基础之上,通过多目标遗传算法并结合整数与实数编码,采用目标函数的滤波效率来求解.优化设计方法与对应的遗传算法可有效的提高算法的全局搜索能力.最后,通过仿真实验对比研究,充分地验证了该无源滤波器设计方法的有效性,并具有较高的谐波抑制效率.%Aim at the power system harmonic problem, an optimal design method of passive power filters is presented. Pass multi-modal of genetic algorithm, At one time, combine integer and real coding, it is solved the filter efficiency of target function. It and genetic algorithm can improve global search ability. Last it pass simulation experiment contrast studies, The experiment indicate, this method is good of harmonic bate and availability for an optimal design method PF parameters.【总页数】3页(P68-69,85)【作者】许胜辉【作者单位】武汉职业技术学院电信系武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM712【相关文献】1.无源滤波器的优化设计 [J], 黄建明;任维政;周莹2.一种无源滤波器的优化设计方法 [J], 魏伟;许胜辉;孙剑波3.基于自适应遗传算法的无源滤波器优化设计研究 [J], 周骏萍;金涛;肖旭4.无源滤波器优化设计方法研究 [J], 谢俊;余水宝;田聪5.基于粒子群算法的无源滤波器多目标优化设计 [J], 尚前明;王潇;杨亚磊;杨祥国;潘志强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于多目标粒子群算法的无源电力滤波器优化设计
基于多目标粒子群算法的无源电力滤波器优
化设计
本文利用多目标粒子群算法对无源电力滤波器进行优化设计。
无
源电力滤波器是一种常用于电力系统中的滤波器，主要用于减小功率
电子设备对电力系统电网的干扰，提高电力系统的稳定性和可靠性。
该滤波器的设计中需要考虑多个指标，如滤波效果、成本、体积等。
因此，多目标粒子群算法是一种有效的优化设计方式。
首先，本文介绍了无源电力滤波器的基本原理和结构，以及滤波
器设计中需要考虑的指标。
其次，本文详细介绍了多目标粒子群算法
的原理和流程，并针对无源电力滤波器的设计进行了优化。
最后，本
文通过仿真实验验证了利用多目标粒子群算法进行优化设计的有效性，并对结果进行了分析和总结。
综上所述，基于多目标粒子群算法的无源电力滤波器优化设计可
以有效提高电力系统的稳定性和可靠性，具有广泛应用前景。
新型无源滤波器的设计及应用
新型无源滤波器的设计及应用无源滤波器是一种基于电阻、电容、电感等被动元件组成的滤波电路，其特点是直流通路的可靠性和稳定性高，而且成本低。
然而，由于被动元件的数量限制了无源滤波器的滤波精度，因此在实际应用中，无源滤波器往往不能满足高精度和高要求的滤波需求。
为了解决这个问题，人们设计了一种新型的无源滤波器，提高其滤波精度，并扩大了其在实际应用中的范围。
一、新型无源滤波器的设计新型无源滤波器采用了现代模拟电路理论和技术，使其具有无源滤波器所没有的高精度和高性能特点。
其基本电路结构大致如下：该图展示的是一种通带波纹很小的新型无源滤波电路的原理图。
它包括一个低通滤波器和一个高通滤波器。
低通滤波器的核心部件是一个RC网络，可以起到降低信号的高频成分的作用，而高通滤波器的核心部件是一个R(LC)网络，可以起到降低信号的低频成分的作用。
这两个滤波器的基频分别是ω1和ω2，因此，整个滤波器的带宽为[ω2,ω1]。
当ω1>>ω2时，该滤波器的效果越来越接近理想滤波器。
该电路的设计非常精密，涉及到许多电路参数的选择与调整。
例如，要保证频率选择特性和通带波动率都满足要求，需要通过精细的电路设计和电路参数计算来实现。
不过，没有关系，现代仿真软件的普及，使得无源滤波器设计过程更加高效和精确。
二、新型无源滤波器的应用新型无源滤波器除了在一些传统领域中的应用外，还可以在一些新兴领域中得到广泛应用。
如，在通信领域中，它可以作为调制解调器和低噪声放大器的前端滤波器，用于下变频、上变频和SIF滤波等应用，从而保证整个通信系统的正常工作。
在音响系统、视频系统、汽车电子系统以及家用电器等领域中，新型无源滤波器也得到了广泛应用，用于声音和图像信号处理、电源滤波等领域。
三、新型无源滤波器的未来发展由于其独特的设计和优越的性能，新型无源滤波器将会在未来的各个领域中继续得到应用，特别是在高速通信、卫星导航、光纤通信等领域中。
而且，未来的新型无源滤波器还将不断创新和完善，从而更加适应各种复杂的环境和应用场景。
无源滤波器的优化设计
无源滤波器的优化设计随着信息技术的迅速发展，电力系统中各种干扰以及设备工作异常现象日益突出。
因此，需要采取有效措施降低以上畸变对生活产生的影响。
无源滤波器是电力系统中最普遍的抑制谐波设备，为了达到最佳的滤波效果，设计了基于遗传算法的无源滤波器。
标签：无源滤波器；抑制谐波；遗传算法1 无源滤波器的分类无源滤波器，利用电感、电容和电阻的组合设计构成滤波电路，可以滤波一次或多次谐波。
它的种类繁多，主要有单调谐滤波器、双调谐滤波器以及高通滤波器。
1.1 单调谐滤波器吸收单一次数谐波的滤波器，RLC串联电路，它主要针对系统中的某一个特定的谐波频率而设计。
在谐振角频率？棕0处，z出现最小值，此时电流I为最大值。
在？棕偏离？棕0时，z的模值逐渐增大，I也逐渐减小。
工频状态下，定义电感和电容的工频阻抗比为K，则K=■=？棕02LC，则在n次谐波情况下，发生谐振时n？棕0L=■，n=■=■。
（见图1）1.2 双调谐滤波器同时滤除两次数谐波的滤波器为双调谐滤波器，主要应用在高压直流系统的换流装置产生谐波的问题中。
（见图2）图1 RLC串联滤波电路的特性图图2 双调谐滤波电路的特性图1.3 高通滤波器高通滤波器是高频率比较容易通过而阻止低频率通过的系统。
它去掉信号中不必要的低频成分或者干扰。
（见图3）综合分析以上几种滤波器，单调谐滤波器对固有频率的谐波有较好的补偿效果，而高通滤波器在高于某个频率后很高的频率范围内呈低阻抗特性，用以吸收若干次高次谐波，阻抗频率特性较好，结构简单。
2 谐波的来源与危害2.1 谐波的产生谐波的产生形式主要有两种，它们分别是谐波电压和谐波电流。
谐波电流主要是叠加在主电源上的元器件导入的非正弦电流；谐波电压则是电力系统中在谐波电流基础上产生的电压降[2]。
当谐波电流分量很大时，会给电网造成十分严重的污染。
生产中由非线性元件组成的电力电子装置是谐波的主要来源，尤其是由晶闸管或二极管组成的单相桥式或三相桥式整流电路产生谐波比例最大，造成功率因数很低。
基于粒子群算法的无源滤波器多目标优化设计
原因。经过各种谐波抑制的办法尝试 ， 及从 成本价 格考虑 ， 无源滤波器是 当前致力谐波的主要手段。
在谐 波的 治理方 法 中采 用无源 滤波 装置是 一个非 常普遍 和经济 的方法 。因此 ， 对无源滤 波器的参数 进行优化设计 非常
（） 波电压畸变率最 低。谐波 电压 畸变率是衡量滤 波效 ２谐
［ ｙｗｏｄ ｐ ｓｉｅ ｌ ｒｔｅ ｅ ａ ｎｔ ｎ ｐｒｃｅ ｗ ｒ ．ｌｏ ｔｍ， ｅ ｌ—Ｕｅｔ ｅ ｐｉ ｚｔ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ ａｓ ｔ ，ｈ ｎ ｌ ｆ ｃｉ ，ａ ｉｌｓ ａｍ ａｇ ｒｈ ｔ ｔｏｊｃｖ ｔ ａ ｏ ｌ ｖ ｆｅ ｉ ｐ ｔｕ ｏ ｙ ｔ ｉ ｈ ｍｕ ｉ ｉ ｏ ｍｉ ｉ
０ 引 言
电能是 当今世 界上 应用最为普遍 的能源方式 ， 年来电网 中的谐波 污染 日趋严重。导致 电能质量下降 的主要原 因之一 是电压 近 和电流波形畸变 ， 包括 电压的瞬时过压 ， 谐波畸变 ， 电压闪变 ， 各相电压不平衡 ， 无功 、 不平衡 负荷电流 、 低频 负荷变 化造 成的闪烁等
无源滤波器的设计和优化
无源滤波器的设计和优化无源滤波器是一种能够将频率范围内的信号进行滤波处理的电路。
它主要由电容、电感和电阻等无源元件组成，无需外部电源供电。
本文将就无源滤波器的设计原理、设计步骤以及优化方法等方面进行探讨。
一、无源滤波器的设计原理无源滤波器设计的基本原理可以归结为电容、电感和电阻等元件的串并联组合，通过调整元件的数值和连接方式，以实现对不同频率信号的滤波效果。
1. RC滤波器：RC滤波器由电阻和电容组成，根据RC电路的特性，可以实现对低频信号的滤波。
当输入信号的频率增加时，电容的阻抗减小，导致输入信号更容易通过电容而绕过电阻，从而被滤除。
2. LC滤波器：LC滤波器由电感和电容组成，通过电感和电容之间的交互作用，实现对特定频率的信号滤波。
当输入信号的频率与电感和电容的共振频率相匹配时，电感和电容之间会形成一个高阻抗，从而将该频率的信号滤除。
二、无源滤波器的设计步骤无源滤波器的设计是一个较为复杂的过程，需要根据滤波要求和元件的特性进行合理的搭配和计算。
下面是一般的设计步骤：1. 确定滤波要求：首先需要明确需要滤除的信号频率范围以及滤波器的通频带和阻频带的要求。
2. 选择滤波器类型：根据滤波要求和元件的特性，选择合适的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻滤波器。
3. 计算元件数值：根据滤波器类型和设计要求，通过计算或仿真软件确定电容、电感和电阻的数值。
4. 搭建电路并测试：根据计算得到的电路参数，搭建相应的电路，并进行测试和性能评估。
根据测试结果，可以对电路进行调整和优化。
5. 优化电路性能：根据测试结果，对电路进行优化，比如调整元件数值、改变连接方式等，以提高滤波器的性能。
三、无源滤波器的优化方法无源滤波器的性能优化是一个持续不断的过程，可以通过以下几种方法来实现：1. 参数调整：通过调整电容、电感和电阻等元件的数值，可以改变滤波器的通频带和阻频带范围，以满足不同的滤波需求。
2. 反馈电路：引入反馈电路可以增加滤波器的增益和稳定性，改善滤波器的性能。
无源电力滤波器设计
按照电容器满足过电压、过电流要求和容量平衡选择电容器参数 电容器电压校验公式为： 电容器过电流校验公式为： 电容器容量平衡关系为： 为电容器的额定电压、额定电流、额定容量。 按上述三个原则可确定三个电容器额定容量，取其中最大容量 作为h次单调谐滤波电容器安装容量下限，从而可确定C、L、R。
设计思路及步骤
淮北项目无源部分设计及仿真
设计思路及步骤 1.给定各次谐波电流、电压标准和系统参考短路容量，由短路 容量修改国标中各次谐波电流限值； 2.进行系统谐波分析，确定滤波方案，并根据上述设计原则确 定各滤波支路需要补偿无功； 3. n=1,第1个调谐滤波器； 4.根据第2步的基波无功量确定该支路滤波器的基波容抗； 5.求取满足过电流和过电压要求和容量平衡的电容器额定电 压UcN、基波最小无功量Qch及其安装容量Sch； 6.由第4和5步两者中较小者作为该单调谐滤波器的基波容抗， 再确定其电感与电阻 7.如果n不等于m，则 n<= n+1,转入第2步，否则进行输出结果
6
控制系统及保护装置
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其中无源电力滤波器设置5次、7次、（11次支路）。
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项目简介
项目简介
淮北项目原理接线图
01
新型并联混合型有源电力滤波器系统构成和原理
02
单相示意图
项目简介
单调谐滤波器； (b) 双调谐滤波器；
双调谐带高通特性的滤波器；(d)一阶高通滤波器
二阶高通滤波器；(f) 三阶高通滤波器； (g) C型高通滤波器 几种常见无源电力滤波器原理电路图 实际应用中常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器组成滤波装置。
其中，δs为滤波器接点看进去的系统等值阻抗角。
滤波器性能和二次保护等分析计算
一种无源滤波器的优化设计
次， 因此 ， 基波损耗较大 。二阶单调谐滤波器 当品质 因数在 ５ Ｏ以 下时， 基波损耗可减 少 ２ ５ ％ ， 节能 型 ， ０— ０ 属 滤波 效果 等效 。三 阶单调谐滤 波器是损 耗最小 的滤波器 ， 但组成 复杂 些 ， 资也 高 投
些， 用于 电弧炉系统 中， ２次滤波器选用 三阶滤 波器 为好 ， 其它 次
＝ （ ，一 Ｊ Ｒ ｎＬ ｗ
制。当在电弧炉 等非线性 负荷 系统 中采用时 ， ５次 以上起 滤波 对
作用时 ， 通过参数调整 ， 可形成 该滤波器 回路对 ５次及 以上 次谐 波 的低阻抗 通路 。
（）单调谐滤波器 ： １ 它的优点 为滤波效 果好 ， 结构简 单。它
对 ｎ次谐波的阻抗为
１ 无源滤波器 的原理
无源滤波器 Ｐ Ｆ是 由电容器 、 电抗 器 ， 有时还包括 电阻器等无 源元件组成 ， 以对某 次谐 波或 其以上次 谐波形成 低 阻抗 通路 ， 以 达到抑制高次谐波 的作 用 ； 由于 Ｓ Ｃ的调节 范 围要 由感性 区扩 Ｖ 大到容性 区， 以滤 波器与动 态控制 的电抗器 一起并联 ， 样既 所 这
幅频算术对称无源带通滤波器的优化设计
Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｓｉｅｆｌ ｒ ａ ｄ ｐ ｓｆ ｔｒａ ｐ ｉ ｄ —ｒ ｑ ｅ ｃ ｒｔ ｅｉ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｓｖ ｉｔ ；ｂ ｅ ｎ — ａ ｌｅ ｓ ｉ ｍ ｌｕ ｅｆ ｕ ｎ ｙａｉ ｔ ｅ ｍ ｈ ｔ ｓ ｍｍｅｒ ｏ ｌ ｌｃ ｍｅ ｔｔｃ ｎ ｑ ｅ； ｃ ｔｙ；ｐ ｅｐ ａ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ
幅 频 算 术 对 称 无 源 带 通 滤 波 器 的 优 化 设 计
李 鹏 ， 红 梅 马
（ 华北科技学 院 电信 系 ， 北京 １１０ ） ０６１
摘 要： 为解 决无 源 带通 滤波 器幅频 算 术对称 问题 ， 出一种 基 于极 点放 置技 术 的优 化 设计 方法 ， 提 即 在 网络综 合 法设计 的 滤波 器 电路 基 础上 ， 并臂 电感换 成 串臂 电感 ， 此 电 感上 并 联 电容增 加 衰 减 将 在 极点， 并利 用 电路优 化技 术 ， 使得 幅 频特 性 算术对 称 。 实例 结果表 明 ， 方法 能够使 滤 波 器幅频 特 性 该 算 术对称 ， 而且 带 内波动 小 ， 电路 结构 简单 ， 阶数 少 ， 入损 耗 低 。 插
Ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｓｇ ｆＡｍ ｐ ｉｕｄ －ｒ ｑ ｅ ｃ ｉｈ ｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ａｒｔ ｍ ｔｃ
－ ａ ｓ Ｆ ｌｅ ｙ ｔ ｙ Ｐａ ｓｖ ｎ ｐ ｓ ｉｔ ｒ
ｔ ｄ —ｒｑ ｅ ｃ ｒｔ ｅｉ ｙ ｕ ｅ ｆｅ ｎ ｙ ａ ｈ ｔｃ ｓ ｍｍｅｒ ｓｒ ａｉｅ ｙ ｃｒ ｕｔｏ ｔｍｉａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆｓｍｕａｉｎ ｉｄ — ｕ ｉｍ ｔ ｉ ｅ ｚ ｄ ｂ ｉ ｉ ｐ ｉ ｚ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｌ ｃ ｏ ｙ ｈ ｕ ｔｏ ｉ ｌｔｏ ｎ ｉ ｅ ｃ ｔｓｔ ｉ ｔ ｏ ａ ｋ ｈ ｌｅ ｐ ｉ ｄ —ｒｑ ｅ ｃ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｒｔ ｍｅ ｉ ｙ ａｅ ｈ ｓｍｅｈ Ｃ ｍａ ｅ ｔｅ ｆ ｔｒａ ｌｔ ｅ ｆ ｕ ｎ ｙｃ ａａ ｔｒ ｔ ａ ｈ ｄ ｎ ｉ ｍ ｕ ｅ ｉ ｃ ｉ ｔ ｓ ｍｍｅｒｃ ｌ ｎ ｄ ｔ ｅ ｉ ｂ ｄ ｃ ｔｉａ ，ａ ｈ ｎ－ ａ ｎ ｌ ｔ ａｉ ｓ ｓ ｌ． ｕ ｔ ｅ ｒ ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｆｃｒ ｕ ｔ ｓｓｍｐｅ，ｔ ｒ ｅ ｕ ｅ ｓ ｒｄ ｃ ｄ ａ ｎ ｅ ｏ ｆ ｃｕ ｔ ｎ ｉ ｍａ１ Ｆ ｒｈ ｒｍｏｅ，ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｉｃ ｉ ｉ ｉ ｌ ｈｅ ｏ ｄ ｒｎ ｍｂ ｒｉ ｅ ｕ ｅ ｄ ｉｓ ｒｉｎ ｕ ｏ ｎ ｔ
一种无源滤波器的优化设计方法
一种无源滤波器的优化设计方法魏伟;许胜辉;孙剑波【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2012(32)1【摘要】The design of traditional PF(Passive Filter) is analyzed and an optimal scheme based on genetic algorithm with random weights is proposed, which comprehensively optimizes PF parameters with multiple objectives in harmonics suppression,economic index,reactive compensation,etc. The indicator of "filter benefit" is provided to evaluate the harmonic suppression performance. Experiments and comparison are carried out between the parameters respectively designed by traditional method and the proposed method, which shows the rationality of optimal design.%在分析传统无源滤波器设计的基础上,提出了基于随机权重的遗传算法来求解无源滤波器参数的方案,从谐波抑制、经济指标、无功功率补偿等多目标综合优化无源滤波器参数,通过编程实现了无源滤波器参数的优化.同时,提出用“滤波效益”指标来衡量谐波抑制的性能.并由滤波性能、经济性和无功补偿三方面,分别对优化设计和传统设计所得到的无源滤波器参数进行了实验对比研究.实验结果验证了无源滤波器多目标参数优化设计的合理性.【总页数】5页(P62-66)【作者】魏伟;许胜辉;孙剑波【作者单位】华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074;武汉职业技术学院电信系,湖北武汉430074;华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM714.1【相关文献】1.一种无源滤波器的优化设计 [J], 许胜辉2.无源滤波器的一种实用改进方法 [J], 李璨;杭乃善;廖敏乐;曾志明3.无源滤波器优化设计方法研究 [J], 谢俊;余水宝;田聪4.一种利用无源滤波器抑制真空吸尘器的谐波发射电流的方法 [J], 俞梁英5.一种2.5GHz波段小型化无源滤波器设计 [J], 孙冬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于分散型投切的无源消谐滤波器优化设计
基于分散型投切的无源消谐滤波器优化设计顾明星;王璐【摘要】在分析传统无源滤波器设计的基础上,提出了基于分散型投切的优化方案,制作的PFC-2015控制器在原功率因数自动补偿控制器的基础上进行改进,增加了谐波测量功能.检测单元分别检测无功电流和谐波电流送入单片微机中进行识别比较,通过对谐波最大值与电容投入量的计算,选用能过零投切的电子复合开关作为执行元件,控制动作投切相应路数的电容电抗组件,从而使无源滤波器达到最合理的过滤谐波和无功功率补偿效果.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)010【总页数】5页(P7-11)【关键词】无源消谐滤波器;优化设计;分散型投切;PFC-2015控制器;电子复合开关【作者】顾明星;王璐【作者单位】国网江苏省电力公司常熟市供电公司,江苏常熟215500;江苏省常熟市宏宇电器制造有限公司,江苏常熟215500【正文语种】中文【中图分类】TM761谐波抑制和无功补偿是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术等领域的重大课题。
电力系统的谐波问题,即非线性负载的大量应用给电网带来严重的谐波污染,由此产生一系列的电能质量问题,而各种敏感负载对电网的供电质量又提出更高的要求。
目前,在许多低压电力系统中,谐波会对无功补偿电容柜产生很大的影响。
现场应用中比较普遍的现象是由于变频设备的使用而出现大量谐波,使无功补偿电容器出现电容鼓胀,严重时还会出现电容爆炸等情况[1-2]。
无源消谐滤波器是在电容补偿的基础上,串联匹配的电抗,使之在补偿功率因数的同时,让特定的谐波也随之过滤掉。
无源滤波器因结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低,成为目前电力系统中使用最广泛的谐波治理设备,其利用电感、电容元件的谐振特性,在阻抗分流回路中形成低阻抗支路,从而减小流向电网的谐波电流。
因此,研究无源滤波方法并对其进行优化设计具有重要的应用价值和现实意义。
1.1 无源滤波的结构和特性无源滤波器也称LC滤波器,是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与谐波源并联,在滤波的同时兼顾无功补偿。
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万方数据
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一种无源滤波器的优化设计方法
作者：魏伟， 许胜辉， 孙剑波， WEI Wei， XU Shenghui， SUN Jianbo
作者单位：魏伟,孙剑波,WEI Wei,SUN Jianbo(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉,430074)， 许胜辉,XU
Shenghui(武汉职业技术学院电信系,湖北武汉,430074)
刊名：
电力自动化设备
英文刊名：Electric Power Automation Equipment
年，卷(期)：2012,32(1)
1.王兆安;杨君;刘进军谐波抑制和无功功率补偿 2006
2.魏伟谐波抑制技术研究综述[期刊论文]-电气技术 2009(06)
3.陈国良遗传算法及其应用 1996
4.玄光男;程润伟遗传算法与工程优化 2004
5.戈东方电力工程电气设备手册 1998
6.LIU J;CAI Z A novel genetic algorithm preventing premature convergence by chaos operator 2005(02)
7.AKAGI H;KANAZAWA Y;NABAE A Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components 2002(03)
8.魏伟;许胜辉;魏岚婕一种并联有源电力滤波器的变结构控制策略 2008(04)
9.GONZALEZ D A;MCCALL J C Design of filters to reduce harmonic distortion in industrial power system[外文期刊] 1987(03)
10.唐敏;李群湛;贺建闽牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究[期刊论文]-电网技术 2004(02)
11.肖湘宁;徐永海电力系统谐波及其综合治理[期刊论文]-中国电力 1998(04)
12.CHOU C J;LIU C W;LEE J Y Optimal planning of large passive harmonic filters set at high voltage level[外文期刊] 2000(01)
13.王绪雄变电站补偿电容器的谐波问题研究 2003
14.徐永海;金炎;姚宝琪供电系统谐波滤波与无功补偿仿真软件 2006(12)
本文链接：/Periodical_dlzdhsb201201012.aspx。