谐波抑制和无功功率补偿 王兆安

《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业

题目要求：

对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1： 3) ；变压器一次侧相电压有效值??1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。

试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。

要求：

1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。 2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。

3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。

4. 对设计步骤给出必要的文字说明。

按照要求，先进行滤波。对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。

所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。

首先求最小补偿电容C??????：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示：

图1 基波与各次谐波电流

从图中可以看出，

????5≈1.411?? ????7≈0.937?? ????11≈0.626?? ????13≈0.508??

根据教材给出的公式，按

《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业

题目要求：

对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1： 3) ；变压器一次侧相电压有效值??1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。

试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。

要求：

1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。 2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。

3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。

4. 对设计步骤给出必要的文字说明。

按照要求，先进行滤波。对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。

所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。

首先求最小补偿电容C??????：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示：

图1 基波与各次谐波电流

从图中可以看出，

????5≈1.411?? ????7≈0.937?? ????11≈0.626?? ????13≈0.508??

根据教材给出的公式，按

第5章 静止无功补偿装置

本文第4章中介绍的无功补偿电容器是传统的无功补偿装置，其阻抗是固定的，不能跟踪负荷无功需求的变化，也就是不能实现对无功功率的动态补偿。而随着电力系统的发展，对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。

传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机（Synchronous Condenser，缩写为SC）。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过激磁或欠激磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自二、三十年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统无功功率控制中一度发挥着主要作用。然而，由于它是旋转电机，因此损耗和噪声都较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，在很多情况下已无法适应快速无功功率控制的要求。所以七十年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置（Static Var Compensator，缩写为SVC）所取代，目前有些国家甚至已不再使用同步调相机。

早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor，缩写为SR）型的。1967年，英国GEC公司制成了世界上第一批饱和电抗器型静止无功补偿装置。此后，各国厂家纷纷推出各自的产品。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度

动态无功功率补偿基础知识

动态无功功率补偿基础知识

时代集团 --北京时代派奥斯电子有限公司杨国权2003.08.05

动态无功功率补偿基础知识

什么叫无功？ 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交换 Q 而占有的电网容量叫无功，无功功率 表达式如 下：

Q UI sin 式中无功量 Q 的单位为Var(乏),线电压的单 位为V(伏),视在电流I单位为A(安)。

动态无功功率补偿基础知识

无功及分类 1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度，如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；

2、容性无功：电流矢量超前电压矢量90度，如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设 备等；

3、基波无功：与电源频率相等的无功； 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。

动态无功功率补偿基础知识

什么是无功补偿？

无功补偿：指根据电网中的无功类型，人为地补偿容 性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。

无功功率有那些危害：—无功功率不做功，但占用电网容量和导线截

面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载， 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡 颠覆。

动态无功功率补偿基础知识

什么是动态无功补偿？ 动态无功补偿根据电网中动态

动态无功功率补偿基础知识

动态无功功率补偿基础知识

时代集团 --北京时代派奥斯电子有限公司杨国权2003.08.05

动态无功功率补偿基础知识

什么叫无功？ 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交换 Q 而占有的电网容量叫无功，无功功率 表达式如 下：

Q UI sin 式中无功量 Q 的单位为Var(乏),线电压的单 位为V(伏),视在电流I单位为A(安)。

动态无功功率补偿基础知识

无功及分类 1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度，如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；

2、容性无功：电流矢量超前电压矢量90度，如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设 备等；

3、基波无功：与电源频率相等的无功； 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。

动态无功功率补偿基础知识

什么是无功补偿？

无功补偿：指根据电网中的无功类型，人为地补偿容 性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。

无功功率有那些危害：—无功功率不做功，但占用电网容量和导线截

面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载， 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡 颠覆。

动态无功功率补偿基础知识

什么是动态无功补偿？ 动态无功补偿根据电网中动态

用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义

电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。

有功功率、无功功率、视在功率之间的关系 如图1所示

式中

S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar

φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。

由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而

用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义

电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。

有功功率、无功功率、视在功率之间的关系 如图1所示

式中

S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar

φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。

由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而

什么是无功功率?什么是有功功率?什么是无功功率补偿?新式电度表是如何测量无功功率的?

在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要

三河爱信电气有限公司

低压无功功率补偿装置出厂试验报告

型号规格： CGKSJ— 文件编号：ZJ-29

执行标准号：GB/T15576-2008 出厂编号 试验项目 要 求 实测 结论 1、所装电气设备及部件应正确，连接应牢固可靠，并符 合图纸要求。 2、导线和母线的布置、连接正确。主、辅电路接线正确， 并符合图纸要求。 3、机械操作元件、联锁、锁扣等部件动作正常。 一、一般检查 4、铭牌、符号及标志准确、清晰、齐全、安装位置正确。 5、柜体的内外表面应平整、光洁，无锈蚀、涂层脱落和 磕碰损伤，所用涂料符合技术文件的要求，涂层应牢固、均匀、无明显色差和反光。 6、直观检查防护等级符合IP30技术要求。 二、电气间隙电气间隙 ≥ 10mm 。 和爬电爬电距离 ≥ 14mm 。 距离 1、主回路相间＞10MΩ 。 三、绝缘电阻 2、主回路对地＞10MΩ 。 1、手动/电动操作开关分合，各5次。指示正确，分合正常无卡滞、松动现象。 四、功能试验 2、在额定电压的85%和110%条件下，各

……………………. ………………. ………………… 装 订 线 ……………….……. …………. …………. ……… 山东农业大学

毕 业 论 文

基于瞬时无功功率理论的三相谐波电流分析与检测

院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化3班 届 次 20**届________ 学生姓名 _________ 学 号 _______ 指导教师 _________

二О**年六月一日

目 录

摘要 ..................................................................... Ⅰ Abstract ................................................................... Ⅱ 1 绪