无源滤波器原理介绍和简单设计.ppt

简单的计算题： 由四个串联调谐电路组成的滤波器，其参数为三相、50Hz、400V、Y连接，电容器组的容量分别为30kvar、20kvar、20kvar、20kvar，电抗器的参数分别为0.779mH、0.583mH、0.233mH和0.166mH。问此滤波器能滤除哪些次数的谐波？ 根据：XC=kV2/QC(QC的单位为Mvar)和hn=√XC/XL来计算 现场数据： 无源滤波器的设计案例： 可以看到：现场功率因数较高（0.95），但有5、7次谐波（各有100多安），项目部为该现场选择了一台NP-无源滤波器-150/400/57。 该现场的设计数据如下： 电容器： 4个AKMJ-0.4-400-1与1个AKMJ-0.4-150-1并联成一相，三相作Y型连接； 电抗器：231.83uH、240A，118.28uH、240A 请计算实际补偿容量和滤除的谐波次数？ 系统图： 验证分析： 1）安装容量Q安装 每一相的电容量为C=4*400+150=1750μF=0.00175F 则XC=1/2?fC=1.82Ω Q安装=U2/XC=0.42/1.82=0.0879Mvar=87.9kvar 三相为87.9*3=263.7kvar 2)实际补偿容量Q补偿： Q补偿=（u实际/U额定)2*Q安装=(220+20/400)2*263.7=95kvar 则两组的实际补偿容量为95*2=190kvar 3)滤除谐波的次数： fres=1/2?√LC=1/2?√231.83*10-6*1750*10-6=249.9Hz(滤除5次） fres=1/2?√LC=1/2?√118.28*10-6*1750*10-6=349.9Hz(滤除7次） 4）电抗器容量验证： 电容器额定电流IN=UN/XC=400/1.82=220A 电容器实际运行电流I=240/400*220=132A 电抗器电流IN=1.3√I2电容+I2H=1.3√1322+1102=223A 选择240A的电抗器。 That’s all 源于搜集 基本概念 无功功率及谐波的负面影响 无源滤波器原理介绍 无源滤波器设计 1、无功功率Q：电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量转换且占有电网容量叫做无功。 无功功率Q只是反映了能量的流动和交换，并不反映能量在负载中的消耗。 正弦条件下，无功功率Q表达为下式： 滞后功率因数 如下图所示的一个电感性负载，电路中的有功功率和无功功率均由电源提供，如右边相量图所示，此时的功率因数角是负的，因此，功率因数是滞后的。 θ 超前功率因数 如下图所示的一个电容性负载，电路中的有功功率由电源提供，而无功功率是由负载向电源传递，如右边相量图所示。这种情况下的功率因数角是正的，因此，功率因数是超前的。 θ 2、位移功率因数COSΦ （Displacement power factor DPF): 有效功率与基本视在功率之间的比值。 3、功率因数（Power factor PF) :有功功率与包含谐波在内的总rms的视在功率的比值。 所以，PF≤DPF. 4、波峰因数（CF）：周期波形的峰值与其有效值之比。正弦波的波峰因数为1.414，高于1.8则可认为波形严重失真。 5、有效值（rms):能使同一个电阻产生与直流相同的热量的等效的交流电流或电压值，被称为有效值或rms。 S = 视在功率 P = 有功功率 Q = 无功功率 D ＝畸变功率 6、谐波:是一个周期电气量中频率为基波频率大于1整数倍的正弦波分量 。按其倍数称为 n 次（3、5、7 等）谐波分量。 正序谐波:级数为(3n+1)之整数谐波，如4、7次 负序谐波：级数为(3n-1)之整数谐波，如2、5、8次 零序谐波：级数为(3n)之整数谐波，如3、6、9次 正序谐波尝试使马达运行速度比基波更快，而负序谐波则尝试使马达运行比基波更慢。在两种情况下，马达均失去转矩并且开始发热。谐波还能造成变压器过热。 零序电流谐波发生在中性线上。 这会引起这些导体过热。 谐波畸变率 谐波含有率 %f:谐波与基波电流之比；%r：谐波与全波电流之比； 国家标准（GB/T14549-93） 二、 无功功率及谐波的负面影响 无功功率不足（功率因数低）的影响 电压：使端电压下降； 电流：产生无功电流分量，使视在电流增加； 线损：电流有效值增加，导致线路和变压器 等损耗增大，变压器利用率降低。 谐波的危害 1)大大增加了系统谐振的可能。谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振。使谐