船舶电网谐波分析.pdf

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1、Vol.37No.82017.8船电技术

2、应用研究船舶电网谐波分析吴祖桥，宋才生，彭善辉，张华(舟山万达船舶设计有限公司，浙江舟山316000)摘要：本文介绍了电力推进船舶谐波，阐明了谐波产生的原因和谐波的危害，分析总结了抑制船舶谐波的方法和措施。关键词：船舶电网谐波谐波抑制中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1003-4862（2017）08-0077-03HarmonicAnalysisofElectricPropulsionShipWuZuqiao,SongCaisheng,PengShanhui,ZhangHua（ZhoushanWonderfulMarineDesignCo

3、mpanyLimited,Zhoushan316000,Zhejiang,China）Abstract:Thispaperintroducestheharmonicofelectricpropulsionship,andclarifiescausesandharmofharmonics,andanalyzesthemethodandmeasuresofsuppressingtheharmonic.Keywords:marineelectricnetwork;harmonic;harmonicsuppression3）电网中用电设备产生谐波。随着非线性电0引言气设备在船舶电网中广泛应用，非线性设

4、备使得电近些年来，随着电子设备和装置在船舶系统中网中电流为非正弦波形，导致电网中产生谐波，电广泛应用，尤其是在电力推进船舶逐渐替代传统柴网电压处于严重失真状态。油机推进船舶的趋势下，电力电子装置和设备数量2谐波的危害越来越多、容量越来越大，使得船舶电网中谐波污染问题变得尤为突出并且难以防范。对于船舶来2.1对船舶电网的危害说，电力系统极其重要的组成部分，因此船舶电网在船舶电网中，线路上流动的谐波电流会造成[1]谐波对船舶安全和经济运行有着重大影响。有功功率损耗。特别是当谐波频率高时，线路上集肤效应会使得谐波损耗比基波损耗大的多，所以电1谐波的产生[3]网谐波会导致输电线路附加损耗增大。船舶电网

5、中谐波的产生主要来源于三个方面对于基本由电缆构成的船舶电力系统，谐波不[2]：仅会增大线路附加损耗，而且还会引起电压谐振，1）发电机电源质量问题导致产生谐波。由于从而在线路上产生过电压。这将导致电缆老化加发电机绕组和铁心的生产工艺很难做到对称和均快，产生的温升和介质损耗增加，甚至会引局部放匀，所以发电机电源将产生部分谐波。电，严重影响线路电缆寿命。一般而言，谐波对电2）电网中电力变压器产生谐波。由于电力变缆的危害是随着电缆额定电压的升高而增大。压器的磁化曲线和铁心饱和是非线性的，同时考虑2.2对船舶主要负载的影响其工作磁密在磁化曲线的饱和区域，磁化电流曲线1）电机为尖顶波形，其波形含有主要为3

6、次谐波的奇次谐电机在运行过程中，谐波不仅会产生附加损波。耗、增加多余热量，而且会引起谐波过电压、超出正常值的噪声以及机械振动，这些都会对电机的寿收稿日期：2017-04-29命产生影响，最严重时可能影响电机正常运行。作者简介：吴祖桥（1972-），男，工程师。研究方向：轮2）变压器机工程。77船电技术

7、应用研究Vol.37No.82017.8谐波对变压器的影响主要是会增加变压器损电网侧谐波电流。根据理论分析，随着整流脉数增耗，包括铜损耗和铁损耗。谐波频率越高，集肤效多，谐波抑制效果就越好。应越严重，铁损耗也越大。所以，谐波中高次谐波2）脉宽调制技术造成的损耗更大，也更容易造成变压器发热。脉宽调

8、制技术是指将指令电流信号作为调制3）电力电容器信号和高频率载波信号相比较，电子开关器件动作电力电容器在船舶电站中常被用来补偿感性是通过PWM驱动信号实现的，其产生的电流和电负载。而高次谐波对于电容器表现出低阻抗性，导压波形极其接近正弦波。因此，其谐波含量很低，致流过电容器的电流增加，长时间的过流将导致电能够减小对其他用电设备的影响。但需要注意，脉容器使用寿命减少，甚至会出现电容器爆炸的危宽调制技术的应用要求变流器由可控通断器件组险。此外，由于谐波频率，系统的感性阻抗与电容成。器的容性阻抗存在发生谐振的可能。3.2被动型谐波抑制4）变流装置被动型谐波抑制指在设备或系统外部增加谐船舶电网中变流装置

9、不仅作为谐波源会产生波抑制装置，对船舶电网谐波进行抑制，从而达到谐波注入电网，而且外部产生的谐波源又会影响变减少谐波的目的。常用的被动型谐波抑制有无源滤流装置的正常运行。当谐波引起电压和电流变化率波器、有源滤波器以及混合型有源电力滤波器。升高，引起系统指示仪表产生误差，甚至导致晶闸1）无源滤波器管故障时，都会影响给变流装置正常工作。顾名思义，无源滤波器是由无源器件组成的，5）控制和保护装置包括电容