使用RLC元件实现四种类型的三相谐波滤波器
Simscape /电气/专用电力系统/被动式
的三相谐波滤波器块模型三相谐波滤波器,它是一种分流元件,用于电力系统中降低电压畸变和功率因数校正。非线性元件,如电力电子变换器,产生谐波电流或谐波电压,注入电力系统。由此产生的畸变电流流过系统阻抗,产生谐波电压畸变。谐波滤波器通过在低阻抗路径中分流谐波电流来减少失真。谐波滤波器在基频是电容性的,因此它们也被用于产生变换器所需的无功功率和功率因数校正。
为了达到可接受的失真,将几组不同类型的滤波器并联起来。最常用的过滤类型有:
带通滤波器,用于滤除最低阶谐波,如5、7、11、13阶谐波。带通滤波器可以在一个频率(单调谐滤波器)或两个频率(双调谐滤波器)调谐。
高通滤波器,用于过滤高次谐波,覆盖广泛的频率范围。一种特殊类型的高通滤波器,c型高通滤波器,用于提供无功功率和避免并联共振。它还允许滤波低次谐波(如第三次),同时保持零损耗在基频。
的三相谐波滤波器块是由RLC元素构建的。电阻、电感和电容值由滤波器类型和:
额定电压下的无功功率
调整频率
质量的因素。质量因子是调谐频率锐度的量度。它由电阻值决定。
的四种类型的过滤器可以建模三相谐波滤波器如下图所示:
最简单的滤波器类型是单调谐滤波器。下图给出了质量因子的定义问以及无功功率计算公式问C和损耗(有功功率P).质量因素问滤波器的质量因数为在调谐频率处的电抗的质量因数问= (nXl)/R.质量因素决定带宽B,这是一个衡量调谐频率清晰度的指标。
调谐波阶 | n=fn/f1= |
品质因数 | 问=nXl/R=XC/(nR) |
带宽 | B=fn/问 |
无功功率在f1 |
问C= (V2/XC)·n2/(n2- 1) |
有功功率在f1(损失) |
P≈(问C/问)·n/(n2- 1) |
地点:
f1=基本频率
ω= 2πf1=角频率
fn=调谐频率
n=谐波级数= (fn/f1)
V=标称线路电压
Xl=基频感应电抗=lω
XC=基频电容电抗= 1/(Cω)
双调谐滤波器执行与两个单调谐滤波器相同的功能,尽管它有一定的优势:它的损耗更低,在两个调谐频率之间出现的并联谐振频率上的阻抗幅值更低。
双调谐滤波器由串联LC电路和并联RLC电路组成。如果f1和f2为两个调谐频率,串联电路和并联电路均被调谐至近似平均几何频率, .
双调谐滤波器的质量因子Q定义为L和R并联元件在平均频率处的质量因子f米:问=R/(左·2πf米).
高通滤波器是一种单调谐滤波器,其中L和R元件并联而不是串联。这种连接产生了一个宽带滤波器,它在高频处的阻抗受电阻R的限制。
高通滤波器的质量因数是并联RL电路在调谐频率下的质量因数:问=R/(左·2πfn).
c型高通滤波器是高通滤波器的一种变体,电感L被在基频调谐的串联LC电路所取代。在基频,电阻被谐振LC电路绕过,损耗为零。
c型滤波器的质量因数仍然由以下比值给出:问=R/(左·2πfn).
下图给出了R、L和C的值,以及应用在60hz网络上的四种滤波器的典型阻抗-频率曲线。每个过滤器的额定电压为315 kV和49 MVAr。
这张图展示了一个单调谐滤波器在315 kV和49 MVAr的5阶谐波滤波器问是30.
.
这张图展示了315 kV和49 MVAr的双调谐滤波器和11阶和13阶谐波滤波器问是16
.
这张图展示了一个315kv和49mvar的高通滤波器和一个24阶谐波滤波器问是10
.
这张图展示了一个在315kv和49mvar下的c型高通滤波器和一个三阶谐波滤波器问是1.75
.
的power_harmonicfilter
的用法举例说明三相谐波滤波器块。