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本文以鸡西电业局密山变电站10kV电炉滤波装置的混合型有源电力滤波器参数设计为研究背景,基于电弧炉工作时谐波产生的原因分析,将电力有源滤波器(Active Power Filter,APF)与无源滤波器相结合,用于补偿功率变流设备引起的无功及谐波污染,开发相应的谐波抑制与无功补偿算法。主要工作如下: 基于谐波产生的机理对PPF(Passive Power Filter, PPF)的谐波抑制与无功补偿方案进行分析设计,给出无源滤波装置参数设计的计算公式。根据实测的谐波及无源滤波装置的基本工作原理给出了5次无源滤波通道参数设计的基本方法,得出了滤波电抗器、电容器的计算表达式,并对供电系统中导致供电系统的电压、电流波形畸变的原因进行了分析。 给出了无源滤波装置参数设计的建模方法。根据Thevenin定理与Norton定理对无源滤波装置在基波与谐波下的工作状态分别建模分析。基于数值方法,分析了电网电抗及电网频率摄动时流入滤波装置各通道基波电流的变化过程。通过计算,给出了流入电网及各滤波通道谐波电流的表达式。数值分析与现场实测结果表明,应用该文所给方法设计的滤波装置后进入电网的谐波符合国家GB/T-14549-93标准。 将图论方法应用于HAPF(Hybrid Active Power Filter,HAPF)的整体网络拓扑建模分析中。鉴于APF中LCL滤波器在HAPF拓扑中所起的重要作用,依据 Kirchhoff电流与电压定律,以输入输出电流作为 LCL滤波器与HAPF网络模型中其它元素的约束环节,通过推导及求解描述LCL滤波器动力学特征的微分方程组验证了LCL参数取值的正确性。进一步对HAPF的滤波效果进行了分析。 基于PSAF的仿真结果能够客观反映实际的电炉特性,给出密山变电站10kV电力母线的综合谐波治理方案。通过对滤波器件参数的仿真设计,使得更多的谐波流入各滤波通道,从而减小了对电网的谐波污染。仿真结果验证了所提方案的正确性和实效性。