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变频系统中无源滤波器的应用

本文着重解决配备了式波滤波器具有不同频率的系统的电能质量的问

题，并了。并了船舶系统和陆地网络之间的主要区别。其中，不同频率

的谐波无源滤波器频率变化的对正常工作的影响也考虑到了。本文也对理论研究

的模拟电路和模拟结果进行了描述，特别讨论了5次和7次谐波过滤器对正常工

作的影响。

：船舶电力系统，波形畸变，变化的频率，无源谐波滤波器。

一、引言

孤立的电力系统（主要是指船舶系统，海上钻井平台，应急医院或高大办公

楼等）从区域的角度来看，相比建在土地上的大电网其开发点非常特殊。船舶电

力系统的主要特点是：

电源数量受到限制，从而导致船舶电厂总功率很小。

在系统的的接受的电功率源额定功率的值更显著。

在船舶系统中的短路阻抗的相对较高。

这些都会导致船舶系统在正常运行期间存在严重的频率和电压偏差，这些误

差会变得更大在有电力推进时。

考虑到船舶的系统应用了无源谐波滤波器，频率的变化显得极为重要。这些

现象，假设在考虑系统异常的电力系统中是非常典型的。此外，其这些额定

值的频率偏差有稳态和非稳态特征。本文的作者已经进行了几年船舶网电能质量

的研究。至今已经进行了八艘船四个地面的电网的记录测量，电能质量参数包括

了轮渡船和化学品船的。为了举例说明问题，在船舶中的渡船电力系统的频

率变化给出了描绘图。在所考虑的情况下，额定频率保持60赫兹。在额定频率

为60Hz系统频率计算12个循环时间间隔的基本频率。此方法与IEC61000-4中

描述的不同，但它由电能质量评估中的系统方法来校正。

观察图1中最大偏差值。其频率偏差额定值的2.26Hz或额定频率的3.8％。

此外，在分析过程中考虑到了有关参数的变化。最大和最小频率值之间的差异一

保持在2.12赫兹。但也出现了在讨论的系统中观察到的频率偏差的更的情

况。在此研究中频率的额定值的最大临时频率偏差等于2.63赫兹，在稳定状态条

件下观察到的最高频率的平均值等于62.18赫兹。然而，这些偏差都布置在

IEC60092-101标准的频率偏差范围内。根据这个标准，频率偏差的长持续时间

应该小于或等于额定时间的±5％，频率偏差的短持续时间应该小于或等于额定

时间±10％。

上面结果是从类似本研究的海事大学的工作人员进行船舶电力工程

系研究中选出来的。虽然他们是典型的船舶系统，这些结果却是最的。

显然，在船舶系统中会有其它的电能质量现象。特别应提及波形失真的现

象。波形失真在装有电源转换器的系统中出现的非常多，往往通过谐波滤波器

（尤其是无源滤波器）对此抑制。因此，有必要分析下在船舶系统过滤器工作时

的频率偏差。

到目前为止，在应用谐波滤波器解决波形失真的方案取决于船舶的电力系

统。图2显示了一个指定用于化学品船与电力推进的解决方案的例子，并进一步

拓展本文的作者解决方案（图3）。