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摘 要

随着我国改革开放，电力电子装置得到大规模使用，导致公共电网中的谐波污染日趋严重。电力电子设备产生的谐波对人们的生活和生产都会产生许多危害。本课题将阐述谐波产生的原因及危害，并介绍治理谐波的方法和重要性。为了滤除谐波，净化电网系统，本课题简述了包括无源滤波器在内的几种常见的滤除电网中谐波的方法。使用无源滤波器可以对电网中特定频率的谐波进行有效滤除，尽可能地阻止这部分信号通过。

本课题将会介绍无源滤波器滤除谐波的原理和无源滤波器的设计方法，并且在MATLAB仿真系统中对6脉动变流电路供电的直流提升系统进行滤波的仿真，通过仿真证明无源滤波器滤波的有效性。

关键词：无源滤波器；仿真；MATLAB

PASSIVE POWER FILTER DESIGN AND SIMULATIAN

ABSTRACT

With the reform and opening up of our country, the power electronic device has been used in large scale, and the pollution of the public power grid is becoming serious.. The harmonic produced by power electronic equipment can cause many harm to people's life and production.. This topic will explain the cause and harm of the harmonic, and introduce the method and the importance of the harmonic.In order to filter the harmonic and purify the power system, some common methods of eliminating the harmonics in the power system are briefly introduced.. The use of passive filter can effectively filter the harmonic of the specific frequency in the power network, as far as possible to stop this signal through.

This topic will be introduced and passive filter harmonic principle and passive filter design method, and in the MATLAB simulation system of 6 pulse variable flow circuit power supply DC hoist system filtering simulation. The simulation proved the effectiveness of passive filter.

KEY WORDS: Passive filter; Harmonic; MATLAB

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 背景和意义 1

1.1.1 谐波产生的原因及危害 1

1.1.2 谐波的治理意义 2

1.1.3 谐波的基本理论 2

1.1.4 谐波治理的方法 4

1.2 谐波治理的现状和发展趋势 4

1.3 课题的主要工作 5

1.3.1 课题研究的主要问题 5

1.3.2 课题研究的思路和方法 6

第二章 滤波器的设计要求和步骤 7

2.1 设计滤波器的要求 7

2.2 设计滤波装置的一般步骤 7

第三章 无源滤波器的简介 9

3.1 无源滤波器的分类 9

3.1.1调谐滤波器 9

3.1.2 高通滤波器 9

3.2 几种常见无源电力滤波器原理电路图 10

3.3 滤波方案的确定 10

第四章 无源滤波器的设计方法 11

4.1 单调谐滤波器的设计 11

4.2 高通滤波器的设计 13

第五章 基于MATLAB的无源滤波器建模与仿真 16

5.1 MATLAB的简介 16

5.1.1MATLAB的功能 16

5.1.2 MATLAB的特点 16

5.2 无源滤波器的建模与仿真 17

5.2.1 系统参数 17

5.2.2 三相桥式全控整流电路分析 17

5.2.3 谐波源特性建模与仿真 18

5.2.4 无源滤波器的设计和不同补偿容量的滤波器参数确定 23

5.2.5 方案一谐波分析 26

5.2.6 方案二谐波分析 28

5.2.7 滤波方案比较 29

第六章 总结和体会 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪论

1.1 背景和意义

1.1.1 谐波产生的原因及危害

谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，通常大部分谐波都是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解后，其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。 

产生谐波的主要原因是由于非线性用电设备的大量使用。当电流流经负载时，电流与电压将不再是线性关系，正弦电压加压于非线性负载，使基波电流发生畸变，于是就形成了非正弦电流，从而产生谐波。非正弦波形的电流在电力系统中传输时,会发生沿途电压下降的现象,使电压波形受到影响从而产生畸变,导致电能质量下降，对用电设备产生严重影响。 

在理想的状况下，电网中测到的电流和电压在理论上都是呈正弦波状态的。

在实际生活中电力系统中有着大量非线性负载，这些非线性负载在运行时会导致电压与流过负载的电流不再存在线性关系，于是电流就发生了畸变，电路中就会有谐波产生。

在理想电网中，电压的频率是固定。谐波电流和谐波电压的出现，对于电网系统来说是一种污染，谐波会使电设备处在恶劣环境中导致用电设备运行异常甚至不能正常工作，谐波还会对周围的其他用电设备产生干扰，后果十分严重。

电力系统中的谐波是由使用非线性的设备而引起的，这些谐波源大致被分为：

(1) 变压器、旋转电机等传统非线性设备。

(2) 电力电子装置、电子控制设备等现代非线性设备。

谐波的危害十分严重，主要是针对电力系统和信号方面的影响，主要危害大致有：

(1) 会使旋转设备和变压器的损耗和发热增加，还会引起振动并发出噪声，并且造成金属疲劳和机械损坏。

(2) 会引起线路的的附加损耗。

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