谐波地实用抑制措施及滤波器地应用

《谐波地实用抑制措施及滤波器地应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、谐波的实用抑制措施及滤波器的应用1引言谐波问题日益明显，那种认为这是电力部门的事，工业与建筑电力系统来讨论谐波问题是自找麻烦。这是不对的，如果不顾GB的规定，用户发射的谐波量超标后，受害者还是用户自己，当然也恶化了电力系统，称之为电力公害，是很恰当的。由于电压型谐波源日趋增多，而常见的商品又是并联滤波器，因此本文着重讨论了二者是否匹配等诸多实际问题，以及中性线上采用三次谐波滤波器(串联无源滤波器SPF的一种)的特殊问题，由于这些问题新而复杂，笔者一孔之见，难免错或偏，欢迎指正。礼经电器2各种不同的谐波抑

2、制措施文献[1]中已说明IEC有关谐波标准，对工程而言的限制量是指谐波电压，谐波电压Uh=Ih·Xh，因此抑制措施可分为抑制谐波电流Ih和降低谐波阻抗Xh，抑制谐波电流首先是对单个设备的，经合成后可得系统的谐波电流，谐波阻抗是指系统而言的，如果采用这些措施之后仍然不满足，最后才考虑采用装设的电力滤波器。2.1抑制谐波电流的发射量对于不同类型的设备，抑制措施是不一样的。(1)移相调压交流控制器从文献[2]的表2可看出，可能的最大谐波电流值决定于负载的阻抗性质R/Z和移相角的控制，这和要求的功率输出有关，不

3、是电气工程设计者能决定的。如果可能的话，负载的接线尽量采用三相而且不引出中性线。(2)电流型谐波源(直流用大电感滤波)根据文献[2]2.2节分析，抑制措施如下:提高整流的脉动数是最主要的，三相桥是6脉动，谐波电流从5次起，大功率整流器可采用12或更大脉动数，则滤波电流至少从11次起，按公式Ih/I1=1/h，谐波次数越高，谐波电流越小;要有一定的平滑度，即滤波电抗值要足够大;持电源电压三相平衡和整流设备三相的结构和性能的对称性，以避免出现非特征谐波;如果有单独的整流变压器，而且经济上合算，则可将整流变的

4、原边电压升级，由低压升到中压或高压，这在降低谐波电流的同时又降低了系统的谐波阻抗。(3)电压型谐波源(直流用大电容滤波)工业用设备如交—直—交变频装置按文献[2]2.3节表3所列数据，谐波电流的大小和用电设备接电源点的系统短路功率成正相关关系。因此，减少谐波电流的首选实用办法就是在变频器交流侧加一个交流电抗器，电抗值为4%左右，按笔者2001年了解的情况[3]，知名的国内外变频器生产厂中有些厂家已成套内装有电抗器，有些厂家说明可按要求对电抗器成套供货。增加线路电抗器后，除了能明显降低谐波外，尚有一些其它

5、好处，但也有负作用，如变频器入口处的电压损失增加，装置的重量和造价增加。上述问题文献[3]有详细介绍。[FS:Page]如果一台配电变压器所带负载的大部分为变频器又全不设线路电抗器，估计谐波的总量将超标，工程设计者面对此种情况该如何决策呢？这个问题留在后面的滤波装置一节中去讨论。日用电器日用电器主要包括计算机和电视机等，单相220V电源供电，因此将有三次谐波电流产生，并在中性线上将其合成，这是其特点，也是很困扰的问题。好在无论GB[4]或IEC标准都对单台设备的谐波发射量作了限制(不分谐波产生的机理)，

6、产品如果获得了“3C”认证，则应该遵从了有关GB[4]的要求，即谐波的发射量在允许的范围内。单相的电压型谐波源按理在交流电源输入端加一电抗也应可减少谐波电流，但这是产品自身的设计问题。2.2降低系统谐波阻抗由于Uh=IhXh，Xh是指谐波电压监控点上游的系统电抗，因此系统短路功率愈大时，系统电抗X愈小，因为Xh与X是正相关的关系，虽然不是简单的比例关系，但是降低系统电抗不是轻而易举的，除非有可能对单独的整流变压器原边电压升级。此外，降低系统电抗和为每台变频器配一台电抗器并不矛盾，这是两个不同的概念，不可

7、混在一起。其次，从电学原理上来理解，并联无源型(LC型)电力滤波器PPF，对指定的滤波而言是一个很低的谐波电抗和系统的谐波电抗并联，降低了总谐波电抗，也就是滤波器的低的谐波阻抗吸引了大部分的谐波电流，使流过上游系统中的谐波电流大为减少。3滤波器3.1并联滤波器的滤波电路原理原理详述可参看文献[5]，笔者用电路原理解释其滤波功能如下图1和图2所示。图1并联无源滤波器PPF图2并联有源滤波器电流分布图电流分布图图1中:S—电源系统;L—负载(全部谐波源负载);PPF—LC型滤波器(无源);PAF—有源滤波器

8、;EFA—有源滤波器产生的某h次谐波;电势，数量上和Ih·XFA相等，但方向相反;Ih—由全部负载L产生的某h次谐波合成电流;XFP和XFA—无源和有源滤波器支路的第h次谐波电抗;Ihs—流向电源系统的某h次谐波电流;Ihp和Iha—流向无源和有源滤波器的电流;Uh—分支点的某h次谐波电压。[FS:Page](1)无源滤波器电路:对系统S产生的谐波电压Uh=Ihs·Xs=Ihp·XFP由于XFP＜＜Xs，因此Ihs＜＜IhpIh=Ihs＋I