【摘要】本文主要从谐波抑制方面进行了无源滤波器的设计研究，首先阐述了谐波源对滤波器和系统的影响，进而介绍了无源滤波器的设计步骤及参数的确定。通过MATLAB软件实现滤波器的参数优化，最后对加入滤波器前的和加入滤波器后得到不同的图形分析从而得出谐波电流含有率、总的谐波电流畸变率等指标都得到了改善，进而说明无源滤波器设计的可行性。 【关键词】无源滤波器；谐波；设计；优化
1.引言
非线性负载的大量使用给电网带来了严重的谐波污染，进而严重影响了电能质量，随着人们对电网的质量要求越来越高的情况下，无源滤波器以其结构简单，成本低、运行可靠性高等优点在抑制谐波中发挥着重要的作用[1-5]。文章从谐波抑制方面进行了研究，阐述了谐波源对滤波器和系统的影响、无源滤波器的设计步骤及参数的确定，最后通过MATLAB软件实现滤波器的参数优化，通过校验说明设计的可行性。
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2.谐波源对滤波器和系统的影响
滤波器投入电网时，往往与滤波源并联滤除特定次谐波电流，每一个滤波器通常在一个谐波频率附近呈现低阻特性，从而起到降低谐波电流的目的，下面分析一下谐波源对滤波器和系统的影响[3]。图1是滤波器与系统的等值电路。
其中，n为谐波次数，In为谐波源产生的n次谐波，C1、L1、R1分别为单调谐滤波器1的电容，电感和电阻；C2、L2、R2分别单调谐为滤波器2的电容，电感和电阻；C3、L3、R3分别为高通滤波器3的电容，电感和电阻；In1、In2、In3分别为流入滤波器1，滤波器2，滤波器3的电流，C4是无功补偿电容器的电容量，In4是通过它的电流，Rx为系统等效阻抗，Inx为流入系统的n次谐波电流.
滤波器1的阻抗为：
通过上式可以看出，进入系统的谐波电流由减小到，谐波电减小为从而可以说明滤波器对减小谐波起到了一定作用，同样还可以得到，消除谐波的效果与各个滤波器的阻抗决定，所以各个谐波器的参数的选择对滤波有非常重要的作用。
3.无源滤波器的设计步骤
仿形切割机1）对数据进行分析，得到各次的谐波参数（谐波电压，谐波电流，电压畸变率、电流畸变率等）。
2）根据系统的需求，确定无功补偿的容量：
根据系统的要求，得到滤波器基波无功补偿容量：
为总的基波补偿容量，为单调谐滤波器的基波补偿容量，N系统中单调谐滤波器的个数。
3）对系统参数进行分析，确定滤波装置。
无源滤波装置的组成主要是指单调谐滤波器的的次数和组数，以及是否要装设高通滤波器，如何选取其截止频率。单调谐滤波器主要滤除系统中的主要特征谐波，例如六相整流负荷可以设5次、7次、11次等单调谐滤波器。如要滤除更高次的谐波，可以设一组高通滤波器（如果主要目的是吸收13次谐波，则截止频率可以选为12*50HZ）。
4）滤波器参数的确定。超细铜粉
单调谐滤波器：
无线表决器有最小安装容量法得：
小型自动胶带封箱机5）根据所选参数代入系统进行校验，检验得到的各项指标是否符合要求。
4.算例设计
由于PPF接入电网中，谐振点两侧的阻抗变化率相差很大，针对这一情况，为了使PPF在电网本身或本身参数有一定制造误差时，滤波效果不受影响，应将谐振频率设置的比谐波源频率低，根据工程经验约低3%-5%以计算机的谐波治理与无功补偿为例，根据某设备工作时的谐波进行测量，得到其主要含有3、5、7、9次谐波，其他谐波含有较少，其中3次谐波含有量都达到了90%，5次谐波含有量超过70%，其他谐波含有率相对较少，功率因数，有功功率，谐波电压、谐波电流和谐波含有率的的波形图如图2-4。
通过分析，滤波器的装置方案可以为三组单调谐滤波器和一组高通滤波器，三组单调谐滤波器分别调谐3、5、7次谐波频率，截止频率分别为145.5、237.5、332.5，高通滤波器的截止频率为427.5HZ，为了滤波9次及以上的谐波。通过Matlab编程得到滤波器的参数如表
1。
由图5、6的图形，可以看出，无源滤波器的设计起到了很好的效果，3、3、7、9次谐波含有率明显降低，功率因数由原来的0.5853提高到了0.92，通过检验，谐波含有率：3次谐波由91.88%降到了2.3%，5次谐波由72.44%降到了1%同样7、9次谐波含有率也明显减低。总的谐波电流畸变率由128%降到了3%，各次谐波畸变率和总的谐波畸变率均满足要求。
5.结论
本文从谐波抑制方面进行了无源滤波器的优化设计，结果证明加入滤波器后减小了谐波源对系统的影响，另外还介绍了无源滤波器设计的步骤，并且通过算例说明了滤波器的设计可行性，但是这只是从滤波器自身的一个参数出发，并没有考虑到滤波器的成本、无功补偿以及外界参数对其性能的影响，所以滤波器的研究任务还很艰巨，需要我们共同的努力。
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参考文献
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