二階高通濾波器的阻抗特性及濾波效果分析

2021-02-13 亞洲電能質量聯盟

在前兩期,筆者重點分析了單調諧濾波器的阻抗特性以及品質因數和補償容量對單調諧濾波器濾波效果的影響。本期筆者將重點分析二階高通濾波器的阻抗特性及濾波效果,僅供參考。

1 二階高通濾波器的結構及原理

二階高通濾波器結構如圖1所示。

二階高通濾波器由電抗器L、電容器C和電阻器R組成,利用電抗器L和電容器C的諧振原理,使濾波支路對大於調諧頻率的諧波電流呈低阻特性,從而達到濾除諧波的目的。

2 二階高通濾波器的阻抗特性


3 無功補償容量對二階高通濾波器濾波效果的影響

二階高通濾波器的設計也是基於定量的諧波電流和無功功率進行設計的,在濾除諧波電流的同時,還兼具無功補償的目的。在10kV系統中,不同補償容量的5次二階高通濾波器(調諧品質因數取1)的阻抗特性曲線如圖3所示。


由圖3可以看出,對於同一電壓等級的二階高通諧濾波器,補償容量越大,等效諧波阻抗越小。當10kV系統的短路容量為200MVA時,二階高通濾波器接入系統後的諧波電流係數曲線如圖4所示。

由圖4可見,對於同一電壓等級的二階高通濾波器,當調諧品質因數確定時:

(1)無功補償容量越大,其與系統阻抗發生並聯諧振時的諧波電流係數也越大,即對並聯諧振點處的諧波電流放大的倍數也越大;

(2)無功補償容量越大,其與系統阻抗發生串聯諧振時的諧波電流係數也越小,即對串聯諧振點處的諧波電流濾波的效果也越好;

(3)無功補償容量越大,二階高通濾波器等效的諧波阻抗也越小,即對高次諧波的濾波效果也越好。

4 調諧品質因數對二階高通濾波器濾波效果的影響



由圖5可以看出,二階高通濾波器的補償容量一定時,調諧品質因數越高,對應高次諧波的等效諧波阻抗也越小。當不同調諧品質因數的5次二階高通濾波器(補償容量為1Mvar)接入短路容量為200MVA的10kV系統時,諧波電流係數曲線如圖6所示。

由圖6可以看出,二階高通濾波器的補償容量一定時,調諧品質因數越高,對高次諧波電流的濾波效果越好,但二階高通濾波器與系統阻抗的並聯諧振頻率也越高,並聯諧振點的諧波電流係數也越高。

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