[实用新型]一种新型的谐波源简化电路模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种简化的谐波源简化电路模型，可应用于滤波器的设计和调试。

背景技术

现代电力系统由于大量电力电子装置的投入，造成了日益严重的谐波污染问题，对谐波的综合治理已迫在眉睫。对电力网络的谐波建模为谐波监控、管理和治理提供理论依据。传统的谐波建模方法将负荷注入电力系统公共连接点的各次谐波电流等效为一组并联电流源，在此模型基础上进行滤波器的设计。利用传统方法来设计滤波器，其计算过于复杂。因此，有必要对负荷谐波的建模方法进行改进，以方便和简化滤波器的设计。

发明内容

为了克服传统滤波器设计中计算繁琐的问题，本实用新型公开了一种简化的谐波源等效模型，该简化模型可以较为准确地表征实际的电流波形，方便和简化滤波器的设计。

本实用新型采用如下技术方案实现上述目的。一种新型的谐波源简化电路模型，包括三相电压源、系统等效阻抗、负载电流基波电流源和超标次谐波电流源，其中三相电压源和负载电流基波电流源间连接系统等效阻抗，在系统等效阻抗和负载电流基波电流源之间并联超标次电流谐波电流源。

上述超标次谐波电流源是一组来自于对实际测量的电流谐波的分析结果而选出的超标次电流谐波（超出国家标准的），并与该超标次电流谐波等效的三相电流源。

本实用新型的具体原理如下：

1）根据电流谐波的测试分析结果，选出超标次数的电流谐波。将各超标次电流谐波分别用一组三相电流源来表示，忽略其它未超标次数的电流谐波。

2）每组超标次谐波三相电流源的频率分别为超标次谐波的谐波次数与基波频率的乘积。每组超标次谐波三相电流源的相角均与基波电流相角相同。每组超标次谐波三相电流源的幅值为电流谐波测试分析结果中，与电流源频率相对应的超标次电流谐波的95%值。

3）根据搭建的简化模型来进行滤波器的设计。

4）通过仿真软件验证了根据该简化模型设计的滤波器的使用效果。

本谐波源的简化电路模型的优点在于，只关注超标次数谐波的治理，而忽略其它未超标次数的电流谐波。可大大减少滤波器参数计算中的计算量，提高计算速度。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1是谐波源简化电路模型；

图2是A相实际电流等效波形与简化模型的电流波形图；

图3是加入滤波器之后的电路简化模型；

其中：图1：Va、Vb、Vc表示电网的三相电压源；Z_L表示系统等效阻抗；Ia、Ib、Ic表示负载电流基波电流源；Iax、Ibx、Icx表示超标的x次谐波电流源，x=1、2、3……；

图2：i_as表示实际电流等效波形，就是把测量得到的所有次谐波都看作谐波源，建立模型后线路上的电流波形；i_ax表示简化模型的电流波形，就是把主要次谐波看作谐波源，建立模型后线路上的电流波形；

图3：Iax、Ibx、Icx（x=1,2,3,4）表示超标的5、7、11、13次谐波电流源，Lx、Cx(x=1,2,3,4)是双调谐滤波器的电感与电容元件。

具体实施方式

以某线路谐波测试为例进行分析。该线路额定电压为10kV。

步骤一：建立等效模型

测量共获得1至25次谐波的数据。分析发现，5、7、11、13次谐波超标，超标次谐波及基波数据如下表所示。

以上述超标次谐波数据为基础建立谐波源简化电路模型，参见图1。具体参数如下:

电源电压                                                ，

 基波电流幅值，

五次谐波电流幅值，

七次谐波电流幅值，

十一次谐波电流幅值，

十三次谐波电流幅值A，

基波电流频率，

五次谐波电流频率，

七次谐波电流频率，

十一次谐波电流频率，

十三次谐波电流频率，

各组超标谐波三相电流源的相角均与基波电流相角相同。

步骤二：根据建立的模型设计滤波器

根据建立的简化电路模型，忽略未超标次谐波，计算得到针对5次和7次谐波的双调谐滤波器参数为,,,，针对11次和13次谐波的双调谐滤波器参数为，，，。将设计好的滤波器连接在系统等效阻抗和负载电流基波电流源之间，参见图3。

步骤三：利用仿真软件验证所设计的滤波器的滤波效果