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基于PLC的无源滤波器研究文献综述

 2020-04-15 09:40:57  

1.目的及意义

自从电能作为能源开始,谐波问题就开始产生并被人们注意到了,但一直到了上世纪50-60年代开始才被人们重视。上世纪70年代以后,电力系统和工业中开始广泛使用各种电力电子装置,也造成谐波问题的愈发严重,因此一些国家召开了多次谐波问题的学术会议,随着研究的深入,一些结构简单,成本低廉的无缘滤波装置得到了广泛的应用。

我国对滤波器的研究开始较晚,大约起步与20世纪80年代,90年代迅速发展,广泛使用滤波器也是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功和稳定可靠方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展;到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代,主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。

发电机发出的电能,本来是比较规整的50Hz的频率,但是电网中有许多非线性设备,比如大功率镇流器,变频器等等,当这些设备工作时,就会产生不同于50HZ的电流或电压,这就是谐波。谐波主要由三个方面引起,电源端产生的谐波,输配电过程产生的谐波和电力设备产生的谐波,其中以电力设备产生的谐波为主,例如整流晶闸管设备,变频设备,以及含有绕组的用电设备这些都会产生大量的谐波。

谐波是电力系统中的一种能量污染,会产生许多危害,其危害主要有以下几个方面

1)对旋转的发电机、电动机而言,由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗,从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是,谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩,可能引起机械共振,造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。

2)谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖,不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加,而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加,所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、振动和噪声增大、温升增加,从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。

3)由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中,极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件,形成谐波振荡,产生过电压或过电流,危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行,引发输配电事故的发生。

4)电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差,达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时,断路器的开断能力将大大降低,造成电弧重燃,发生短路,甚至断路器爆炸。

5)另外,由于谐波的存在,易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生声频干扰,严重时将威胁通信设备及人身安全等。

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