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電力電子裝置中的諧波產(chǎn)生

時(shí)間:2020-10-16 10:30:42來(lái)源:西安西馳電氣

導(dǎo)語(yǔ):?為了抑制電網(wǎng)中的諧波,減小諧波的危害,在加強(qiáng)科學(xué)化、法制化管理的同時(shí),要采取積極有效的技術(shù)措施,盡量減少電力電子設(shè)備的諧波含量,安裝有效的濾波裝置。

  電網(wǎng)中的諧波主要是由各種大容量功率變換器以及其他非線性負(fù)載產(chǎn)生的,其中主要的諧波源是各種電力電子裝置,如整流裝置、交流調(diào)壓裝置等,這其中,整流裝置所占的比例大,它幾乎都是采用帶電容濾波的二極管不控整流或晶閘管相控整流,它們產(chǎn)生的諧波污染和消耗的無(wú)功功率是眾所周知的;除整流裝置外,斬波和逆變裝置的應(yīng)用也很多,而其輸入直流電源也來(lái)自整流裝置,因此其諧波問(wèn)題也很?chē)?yán)重,尤其是由直流電壓源供電的斬波和逆變裝置,其直流電壓源大多是由二極管不控整流后經(jīng)電容濾波得到的,這類(lèi)裝置對(duì)電網(wǎng)的諧波污染日益突出。

  為了抑制電網(wǎng)中的諧波,減小諧波的危害,在加強(qiáng)科學(xué)化、法制化管理的同時(shí),要采取積極有效的技術(shù)措施,盡量減少電力電子設(shè)備的諧波含量,安裝有效的濾波裝置。

  1.采取主動(dòng)措施,減少電力電子設(shè)備的諧波含量

  減少諧波含量主要是從變流裝置本身出發(fā),通過(guò)變流裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和增加輔助控制策略來(lái)減少或消除諧波,目前采用的技術(shù)主要有:

  1)多脈波變流技術(shù)對(duì)于大功率電力電子裝置,常將原來(lái)6脈波的變流器設(shè)計(jì)成12脈波或24脈波變流器,以減少交流側(cè)的諧波電流含量。

  2)脈寬調(diào)制技術(shù)其基本思想是控制PWM輸出波形的各個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)刻,保證四分之一波形的對(duì)稱(chēng)性。使需要消除的諧波幅值為零,基波幅值為給定量,達(dá)到消除指定諧波和控制基波幅值的目的。

  3)多電平變流技術(shù)針對(duì)各種電力電子變流器采用移相多重法、順序控制和非對(duì)稱(chēng)控制多重化等方法,將方波電流或電壓疊加,使得變流器在交流電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的電流或電壓為接近正弦的階梯波,且與電源電壓保持一定的相位關(guān)系。

  2.安裝電力濾波器,提高濾波性能

  (1)無(wú)源電力濾波器

  無(wú)源電力濾波器(PPF)即利用電容和電抗器組成LC調(diào)諧電路,在系統(tǒng)中能夠?yàn)橹C波提供并聯(lián)低阻通路,起到濾波作用;同時(shí),利用電容還能補(bǔ)償無(wú)功功率,改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,運(yùn)行損耗小以及技術(shù)要求不高等特點(diǎn),PPF成為改善電能質(zhì)量的常見(jiàn)設(shè)備。但由于結(jié)構(gòu)和原理上的原因,使用無(wú)源濾波裝置來(lái)解決諧波問(wèn)題也存在一些難以克服的缺點(diǎn),如:只能濾除特定次諧波,諧波補(bǔ)償頻帶較窄,過(guò)載能力小,對(duì)系統(tǒng)阻抗和頻率變化的適應(yīng)性較差,穩(wěn)定性較差,體積大,損耗大等。

電力電子.jpg

△三電平模塊化APF有源電力濾波器

  (2)有源電力濾波器

  它通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)中的諧波電流,然后控制逆變電路產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流分量并注入電網(wǎng),以達(dá)到消除諧波的目的。APF按與系統(tǒng)的連接方式不同可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串—并聯(lián)混合型。并聯(lián)型APF主要適用于感性電流源負(fù)載的諧波補(bǔ)償,串聯(lián)型APF主要用于消除帶電容的二極管整流電路等電壓型諧波源負(fù)載對(duì)系統(tǒng)的影響,串—并聯(lián)型APF兼有串、并聯(lián)APF的功能。

  日益嚴(yán)重的諧波污染已引起各方面的高度重視。隨著對(duì)諧波現(xiàn)象的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),將會(huì)找到更加有效的方法抑制和消除諧波,同時(shí)也有助于制定更加合理的諧波管理標(biāo)準(zhǔn)。為了更好地達(dá)到抑制諧波的效果,對(duì)不同的諧波源負(fù)載應(yīng)該采用相應(yīng)結(jié)構(gòu)的濾波裝置,如級(jí)聯(lián)型大功率APF、基于DSP的智能型APF等的研究都標(biāo)志著低損耗、大功率、高頻率、智能化的APF是其發(fā)展方向。

  來(lái)源:電力電子網(wǎng)

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