5.1谐波源定位的分析方法18

5.2谐波源的定量分析方法20

6  谐波的消除与滤波器介绍21

6.1谐波的消除21

6.2无源滤波器特点21

6.3有源滤波器特点22

6.4混合型滤波器25

7  仿真27

7.1典型谐波源仿真分析27

7.2无源低通滤波器的设计与仿真39

结论48

致谢50

参考文献51

1  绪论

1.1  引言

电能是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源，同时，电能又是一种由电力部门向电力用户提供，由供、用电双方共同保证质量的特殊商品。电能质量不仅取决于发电、输电和供电系统本身，而且伴随着现代工业的发展，接入电网的半导体换流器和非线性负荷也明显干扰或降低电网的电能质量。电能质量差一方面不利于电力系统的安全、经济运行，给对电能质量要求较高的行业带来严重的经济损失；另一方面，随着电力行业深化改革，厂网分开，电能质量的好坏将直接影响到电力公司的市场占有率[1,2]。

   谐波问题是电能质量问题的一个重要方面。近年来，随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源等大规模地应用，这些装置的开关动作向电网注入了大量的谐波分量，导致电网中的电压和电流波形都产生了严重畸变。同时，电力系统中还存在电弧炉、电焊机等其他非线性负载，这些负载具有冲击性和不平衡的用电特性，它们在吸收系统供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转化成谐波能量，成为电网的谐波源。电力系统中非线性元件的大量增加，使得谐波源迅速地由局部地区向整个电网扩散，公用电网中的谐波污染越来越严重[3-5]。论文网

   谐波不仅使电力系统的发电、输电和用电效率降低，使各种电气设备绝缘老化、使用寿命缩短，危及电力网的安全、经济运行；还可引起电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁；另外，谐波还干扰计量装置、继电保护装置和相邻的通信系统。随着电力系统中谐波问题的日益突出，谐波对电网运行、敏感电气设备造成的影响和危害将更加明显。因此，不论从保证电力系统的安全、经济运行角度，还是从保证设备安全的角度来说，迫切需要对电力系统中的谐波污染加以监测、分析和治理[2,6-7]。目前，关于谐波问题的研究课题主要集中在以下几个方面：

    (1)电气设备的谐波产生机理分析。电力系统中，产生谐波的电气设备主要有旋转电机、变压器、换流器、电弧炉和电力机车等。通常采用的谐波产生机理分析方法主要有：时域法、频域法、计算机仿真法以及统计法等。

    (2)电力系统元件的谐波建模研究。电力系统元件的谐波模型是指描述其谐波特性的数学表达式和等效电路，它可以根据电气设备的基本电磁关系导出。网络元件的谐波建模是进行网络谐波分析的基础，网络元件的谐波模型与元件的实际情况是否吻合影响着网络谐波分析的精度。

    (3)谐波量测技术研究。谐波量测技术研究利用先进的数据采集和信号分析设备实现对谐波信号的快速、准确提取。由于谐波固有的非线性、随机性、非平稳性等特征，难以对谐波进行准确测量。谐波测量是进行网络谐波分析的主要依据，利用谐波测量装置对电网的谐波状况进行监视和测量，是保证电网安全运行必不可少的措施。

    (4)电力系统网络谐波分析研究。网络谐波分析以电力系统为研究对象，从系统的角度分析谐波在电网中的分布，利用已知条件确定整个网络的谐波状态，为电力系统中的谐波抑制和治理提供依据。根据输入数据的不同、模型结构的不同以及求解技术的不同，网络谐波分析主要有谐波潮流计算和谐波状态估计两种形式。