電力電子技術與諧波抑制

1、電力電子技術與諧波抑制一、諧波的概念1.諧波的定義： 諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產生的電量。2.產生原因： 由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發(fā)生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。主要內容諧波的基本概念電力系統(tǒng)中諧波的危害電力電子技術在諧波抑制中的應用有源濾波器的展望二、諧波的危害(1)高次諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，另外相同頻率的諧波電壓和諧波電流要產生同次諧波的有功功率和無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，增加線路損耗，浪費電網(wǎng)容量。(2)影響供電系統(tǒng)的

2、無功補償設備，諧波注入電網(wǎng)時容易造成變電站高壓電容過電流和過負荷，在諧波場合下，電容柜無法正常投切，更嚴重的情況下，電容柜會將電網(wǎng)諧波進一步放大。(3)影響設備的穩(wěn)定性，尤其是對繼電保護裝置，危害特大。 (4)諧波的存在會造成異步電動機效率下降，噪聲增大；使低壓開關設備產生誤動作；對工業(yè)企業(yè)自動化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計量設備的準確性。三、電力電子技術在諧波抑制中的應用目前常用的抑制諧波的方法主要有以下兩種：1、無源濾波器PF 2、有源電力濾波器APF(1)基本原理 無源濾波器的主要結構是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，還兼顧無功補償

3、的需要?；窘Y構如圖1所示。1. 無源濾波器（2）無源濾波器的優(yōu)點： 無源濾波器的生產成本較低，吸收高次諧波，而所有濾波支路對基波呈現(xiàn)容性，正好滿足無功補償要求，不必另裝并聯(lián)電容器補償裝置，這種方法經(jīng)濟、簡便，國內外廣泛采用。（3）無源濾波的缺點和不足： A.只能對特定諧波進行濾波 B.對諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負載濾波效果不好 C.可能與系統(tǒng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振（4）無源濾波器的現(xiàn)狀： 現(xiàn)在使用較多的濾波方法就是這一種，主要是因為成本低，用戶容易接受。雖然濾波的效果不是太理想，但是能夠滿足國家對諧波的限制標準和電力部門對無功的要求。有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它

4、能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，其應用可克服無源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點。2. 有源濾波器APF（1）有源濾波器的基本原理： 檢測補償對象的電流，然后通過控制電路注入一個與諧波電流相位相反的補償電流，抵制諧波電流的影響，從而實現(xiàn)電源電流波形的正弦化。如圖2所示。（2）有源濾波器的分類： 根據(jù)有源濾波器與諧波源連接方式的不同，可大致分為以下幾種： A.并聯(lián)型APF，如圖3； 這種結構在實現(xiàn)諧波抑制的同時也可 用于補償負荷的無功功率。 B.串聯(lián)型APF，如圖4； 它主要用于調節(jié)電壓和功率因數(shù)、消除電壓變、隔離電壓諧波等。C.串-并聯(lián)型APF，如圖5； 它是一種綜合了串聯(lián)型APF與并聯(lián)型APF的新型諧波補償裝置。現(xiàn)多稱之為統(tǒng)一電能質量調節(jié)器。有源濾波器的展望 由于有源電力濾波器的成本較高，容量有限，目前的研究重點已轉向由有源濾波器和無源電力濾波器構成的混合濾波系統(tǒng)。隨著材料科學的