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一般被動式濾波器裝設地點會選擇
圖 1、電力系統安置被動式濾波器的示意圖
與諧波源同一個匯流排，目的在於
諧波尚未流入系統前已被濾波器吸
收，然而，對於濾除諧波電流量的
基波潮流方向 大小，則取決於設計是否妥當。因
諧波潮流方向
此，被動式濾波器設計上大致可分
變壓器
成以下幾個步驟：
– 確定諧波濾波器裝置方案
取得供電系統最小短路容量、輸
電線 / 饋線距離與阻抗、主變容
量與阻抗、供電系統電壓與頻
其它負載 非線性負載
率、負載特性、諧波源特性。計
3th 5th 7th 算最小短路電流與負載電流比
調諧濾波器組 值，評析是否滿足諧波管制標
準，接續決定欲改善的諧波次
數。原則上，各項資料應該採用
實際量測或可靠的計算值，但可
系統串、並聯共振存有密切關係， – 三倍頻諧波可由單相閘流體、變 依實際具體情況做合理性的近似
若串聯電抗率不當的選用將嚴重影 壓器、螢光燈等負載產生。 處理，如系統電阻很小，可將其
響到系統的供電電力品質；反之， 忽略不計。
– 間級或者是非整數級諧波可由脈
選用得宜的話，即能幫助系統更穩
寬調變設備 (Pulse Width Modu- – 滿足虛功補償要求
定、確效、可靠的運轉。本文將提
lation, PWM) 等負載產生。
供選用串聯電抗率的機制表以方便 – 決定諧波濾波器裝置參數
工程師查詢，並針對台積公司既設 – 選定諧波濾波器各裝置的額定值
交流低壓電容盤 4.04% 和 6.06% 參數選擇中，要考慮現有系統情
選用種類的定義與設計
電抗器，做分析比較與實務的運轉 況，並且也要兼顧未來發展。濾
經驗分享。 濾波器架構 波器主要設備如電容器和電抗
被動式濾波裝置是由電容器和電抗 器，由於製程上和量測上有不可
器適當組合成的，與諧波電流源並 避免的誤差，以及系統頻率、環
聯運轉，具有濾波功能與兼具虛功 境溫度等變化，都會造成濾波器
諧波成因與 補償的功能。 圖 1 為典型電力系統 調諧頻率偏移，這些可能出現的
安置被動式濾波器的架構圖，其中 誤差都是參數選擇重要的依據。
被動式濾波器 被動式濾波器可由一組或多組單調 由於濾波器設備的參數選擇牽

式濾波器組成，甚至有時再加上一 扯到各種技術的指標 ( 如諧波電
壓、諧波電流、虛功補償量 )、
組高通濾波器。單調式濾波器係利
諧波成因 安全限制 ( 電容器過電壓、過電
用串聯共振原理，針對特定頻率，
非線性負載產生的諧波，工業界最 使被動式濾波器阻抗呈現最小阻抗 流和容量平衡 ) 及經濟效益 ( 投
常見的改善方法是採用被動式濾波 的狀態，吸取大量特定頻率的諧波 資報酬率與損耗 )，因此，往往
器進行治理，由於不同類型的負載 電流，達到改善系統電力品質的目 需要經過多個比較後才能確定方
產生的諧波頻率不同，不同的諧波 的。 案。
頻率可能造成不同的事故，因此， – 模擬分析
針對不同諧波頻率成分的消除應有 設計原則
不同的改善策略。以下先針對負載 在確定的系統和諧波條件下，被動 計算公式
諧波的成因進行介紹。 式濾波器設計主要目的是使電力品 選用適當被動式濾波器做系統的諧

– 次級諧波是由旋轉電機負載 ( 馬 質滿足在運轉規範限制值之下，包 波改善前，需要熟悉被動式濾波器
達 ) 所產生的。 括：電壓總諧波失真率、注入系統 的基礎理論，以下精簡列述常見的
的各次電流諧波比率、電流總諧波 公式，包括：調節頻率 f 0 ( 串聯共
– 特性諧波是由閘流體整流設備
失真率、功率因數等。被動式濾波 振頻率 ) 和調諧級數 h 0 ( 意思是將
(UPS 和 VFD) 所產生。
器設計要避免並聯共振發生，保證 調諧頻率標準化 )、串聯電抗率 p
– 偶次諧波是由非對稱性設備 (( 電 濾波器裝置能夠安全可靠滿足運轉 ( 調諧因子，意思是電感抗 X L 與電
弧爐和三相不平衡 ) 所產生。 條件，並同時符合經濟要求。 容抗 X C 的比率 )、電容器的兩端電

300mm FABS FACILITY JOURNAL MARCH 2018 23