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无源滤波器优化设计方法的研究

作　者: 李永强
导　师: 周勇
学　校: 郑州大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐波 无源滤波器 无功补偿 滤波效果 多目标优化
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无源滤波器在电网谐波治理和无功补偿中担任着重要的角色,它具有结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点,成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备。本文针对电网中普遍使用的无源滤波器参数设计进行了深入研究。分析了单调谐波滤波器、高通滤波器的结构型式和工作原理;详细研究了等值频偏、无功补偿容量、调谐锐度、截止频率等参数对无源滤波器性能的影响;分析了系统谐波阻抗的确定及系统谐波阻抗与滤波器性能的关系。对无源滤波器参数设计的工程设计方法进行研究。介绍了最小电容安装容量法、无功补偿容量分配法、过电压限制法等。此外,还介绍了一种以过电压、过电流和容量平衡三个校验条件为依据的无源滤波电容器参数选择的综合性方法,并从多方面综合分析了无功补偿、滤波效果和滤波器参数选择之间的关系。研究证明了滤波器参数工程设计法的可行性。对无源滤波器参数设计的优化方法进行了深入的研究,并提出了利用基于并列选择法的遗传算法实现无源滤波器参数的多目标优化设计。分析并给出了无源滤波器优化设计问题的数学描述,由此得出等式约束条件和不等式约束条件并构造出适应度函数。在此基础上,得到基于并列选择法的遗传算法求解滤波参数的程序流程图。通过建立无源滤波器的仿真模型,对无源滤波器的工程设计方法和多目标优化算法进行对比分析,验证了优化算法更具有优越性和有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
Contents  9-11
1. 绪论  11-15
  1.1 课题研究的背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 无源滤波器的应用现状  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
2 无源电力滤波器的基础理论  15-28
  2.1 引言  15
  2.2 单调谐滤波器  15-19
  2.3 高通滤波器  19-24
    2.3.1 高通滤波器的截止频率  20-21
    2.3.2 高通滤波器的阻抗  21-22
    2.3.3 高通滤波器的品质因数  22-23
    2.3.4 损耗及无功补偿对滤波器性能的影响分析  23-24
  2.4 系统等值谐波阻抗对滤波器参数的影响研究  24-27
    2.4.1 滤波器与系统等值电路  24-25
    2.4.2 系统谐波阻抗的确定  25
    2.4.3 滤波效益对滤波器性能的影响分析  25-27
  2.5 本章小结  27-28
3 无源滤波器工程设计方法  28-46
  3.1 引言  28
  3.2 无源滤波器的一般性设计原则  28-29
  3.3 设计滤波装置的原始数据  29-30
  3.4 滤波装置设计方案的确定  30-31
    3.4.1 确定滤波装置的构成  30
    3.4.2 滤波装置的典型结构图及滤波装置的最后确定  30-31
  3.5 单调谐滤波器设计方法  31-40
    3.5.1 最小滤波电容安装容量法  31-32
    3.5.2 无功补偿容量法  32-33
    3.5.3 电容器过电压限制法  33-34
    3.5.4 无源滤波电容器参数选择的综合性方法研究  34-40
  3.6 高通滤波器的设计方法  40-42
    3.6.1 最小电容器安装容量法  40-41
    3.6.2 无功补偿容量法  41-42
  3.7 无源滤波器工程设计仿真  42-44
  3.8 本章小结  44-46
4 基于多目标遗传算法的无源滤波器优化设计方法  46-68
  4.1 引言  46
  4.2 遗传算法概述  46-47
  4.3 多目标遗传算法运行过程和基本流程  47-53
    4.3.1 多目标优化的相关理论  47-48
    4.3.2 遗传算法的运算过程和基本流程图  48-53
  4.4 基于多目标遗传算法的无源滤波器优化设计方法  53-61
    4.4.1 无源滤波器优化设计问题的数学描述  53-58
    4.4.2 基于并列选择法的遗传算法滤波器参数优化  58-61
  4.5 无源滤波器参数综合优化设计程序  61-63
  4.6 无源滤波器参数综合优化设计仿真  63-67
  4.7 本章结论  67-68
5 结论与展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器
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