互感耦合多调谐无源电力滤波器技术原理与设计方法研究

基本信息
批准号:51507115
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:罗垚
学科分类:
依托单位:武汉大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈柏超,周兴隆,余长厅,袁剑
关键词:
多调谐无源滤波器广义超几何函数磁屏线圈电感互感耦合线圈
结项摘要

The control of the power harmonics is crucial to the reliable operation of the modern power systems. The power filters are applied widely to treat the pollution of the harmonics. A mutual inductance coupled multi-tuned passive power filter will be proposed to overcome the defects of the coil structures of the passive power filters which are traditionally bulky, area-consuming, needed to be installed separately, and prone to interfering with the mutual inductance by each other. Contrary to the separately installed coils for the different degree of the harmonics, the coils of the proposed filter will be arranged coaxially and tightly, to integrate the filter components and reduce the volume of the coil structure. The installation space and area will be saved greatly and the filtering performance will be maintained. For these goals, the circuit topology and the frequency-impedance properties of this filter will be analyzed, the calculation method and the design procedure of the proposed filter will be given with the help of the accurate and efficient inductance formulas containing the generalized hypergeometric functions. Based on the above works, the mutual inductance coupled multi-tuned power filter will be manufactured and tested. The successful implementation of this project will compact and integrate the coil structure of the power filter and provide a valuable solution for the filtering technology of the power systems.

现代电力系统的谐波治理问题对保证电力系统可靠运行具有关键意义。为此广泛使用电力滤波器来治理谐波污染。针对传统无源滤波器的电抗线圈体积庞大、占地面积多、布置分散、线圈间容易产生互感干扰的缺点,本项目提出一种互感耦合多调谐无源滤波器,其目的在于将传统上需要分散单独布置的各谐波次数滤波线圈同轴、紧密地布置在一起,以实现多调谐滤波线圈结构的小型化、紧凑化。这一设计思路可极大地缩减多调谐滤波线圈组的安装空间与占地面积,同时保证良好的滤波性能。为实现以上目标,本项目将研究互感耦合滤波电路的拓扑结构和其频率-阻抗特性,借助一类含有广义超几何函数的高精度、快速的电感计算公式,提出实现互感耦合滤波器的计算方法和具体步骤,并在此基础上实际制造、并测试互感耦合多调谐滤波器。本项目的成功实施将会使电力滤波线圈结构实现集成化和紧凑化,从而为电力系统滤波技术提供一种有价值的解决方案。

项目摘要

本项目针对现代电力系统的谐波治理问题,提出了一种新型互感耦合多调谐无源滤波器。该新型滤波器可以较好地克服传统无源滤波器的电抗线圈体积庞大、占地面积多、布置分散、线圈间容易产生互感干扰的缺点。在该滤波器的结构中,将以往需要单独布置的各谐波滤波线圈同轴、紧密地布置在一起,以实现多调谐滤波线圈结构的小型化、紧凑化。这一设计思路可极大地缩减多调谐滤波线圈组的安装空间与占地面积,同时保证良好的滤波性能。本项目研究中得到了一类高精度、计算迅速的电感公式,实现了互感线圈耦合滤波器的电路拓扑,并考虑线圈组制造误差给出了调整电容值的计算方法。最后,本项目实际制造、测试了一台10kV/1000kvar互感耦合多调谐滤波器样机。实测得到了该样机的频率-阻抗曲线,以及各滤波线圈、电容上的电流和电压分布情况。实测数据表明,本项目的科学原理、研究思路和设计路线是合理、可行的。样机的性能与设计指标相符,在进行实用化改进后可望在将来投入应用。本项目的成功实施将会使电力滤波器实现集成化和紧凑化,从而为电力系统滤波技术提供一种有价值的解决方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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