电力电子谐波抑制
电力系统谐波监测与抑制技术研究
电力系统谐波监测与抑制技术研究随着电力系统的快速发展和电子设备的广泛应用，电力质量问题日益突出。
其中，谐波是造成电力系统质量下降的一个重要因素。
谐波会导致电网设备的破坏、电力损耗的增加以及对用户设备的干扰等问题。
因此，电力系统谐波监测与抑制技术的研究和应用对提高电力系统的可靠性和质量至关重要。
一、谐波监测技术谐波监测是对电力系统中谐波分量进行实时监测和分析的过程。
通过谐波监测，可以了解电力系统中谐波的水平、频率和相位等信息，为进一步的谐波抑制提供依据。
1. 传统谐波监测技术传统的谐波监测技术通常采用数字示波器或功率分析仪等设备。
这些设备可以通过采集电流和电压波形，计算谐波的幅值和相位差等参数，并通过显示和记录的方式反映出谐波的情况。
然而，传统的谐波监测技术受到监测点有限、成本高昂以及数据处理复杂等限制。
2. 基于智能传感器的谐波监测技术近年来，随着传感器技术的发展，基于智能传感器的谐波监测技术得到了广泛应用。
这些智能传感器可以直接安装在电网设备上，实时采集电流和电压的波形数据，并通过无线通信传输给监测系统。
利用智能传感器，可以实现对电力系统多个监测点的谐波监测，提高监测的覆盖面和准确性。
二、谐波抑制技术谐波抑制技术是为了减少电力系统中谐波分量的水平，保持电力质量的稳定性和可靠性。
根据谐波抑制技术的原理和应用范围不同，可以分为有源谐波抑制和无源谐波抑制技术。
1. 有源谐波抑制技术有源谐波抑制技术是通过在电力系统中添加特定的电子器件，实时监测和控制电流和电压的波形，从而在电力系统中产生与谐波相反的波形，以抑制谐波。
有源谐波抑制技术具有响应速度快、抑制效果好等特点，但其设备成本高、容量有限等问题也需要解决。
2. 无源谐波抑制技术无源谐波抑制技术是通过改进电力系统的电网结构和设备设计，减少谐波的产生和传输，从而达到谐波抑制的目的。
无源谐波抑制技术可以通过限制谐波源的接入、加装滤波器和隔离变压器等设备来实现。
抑制谐波干扰常用的方法
抑制谐波干扰常用的方法1.滤波器：应用良好设计的滤波器可以有效地降低谐波干扰。
滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器两类。
有源滤波器通过输入与谐波相反的相位来实现谐波的抵消，而无源滤波器则通过吸收谐波的能量来消除谐波。
2.降低谐波发生源：降低谐波发生源的数量和强度也是有效抑制谐波的方法之一、可以采用合适的电源，避免使用产生大量谐波的设备，或者通过更换谐波发生源的设计和运行来降低其谐波产生量。
3.电力电子设备的设计优化：电力电子设备是电力系统中可能产生谐波的常见源。
通过对电力电子设备的设计进行优化，可以减少其产生的谐波。
例如，在设计中应用合适的滤波器和补偿装置，或者使用降低谐波的控制方法，都可以有效地减少谐波干扰。
4.使用变压器：变压器可以提供一定程度的谐波抑制功能。
在电力系统中，通过使用适当设计的谐波隔离变压器，可以有效地降低谐波的传播和干扰。
这是因为谐波对于变压器的阻抗通常较高，可以将谐波限制在变压器较小的区域内。
5.谐波滤波器的安装和调整：谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的装置。
通过安装谐波滤波器，可以在电力系统中选择性地去除谐波成分。
滤波器的调整需要深入研究电力系统的谐波特性，并根据实际情况进行适当的选择和设置。
6.谐波监测和控制：谐波监测和控制系统可以实时监测电力系统中的谐波情况，并采取相应的控制策略来抑制谐波。
这可以通过在线监测设备、谐波分析仪和自动控制装置实现。
当系统中的谐波水平超过预设阈值时，控制系统可以自动启动滤波器等设备来抑制谐波干扰。
7.谐波抑制转换器：谐波抑制转换器是一种特殊的电力电子装置，可以通过改变其频率和幅度来抑制谐波。
这种转换器通常应用在大功率电力系统中，可以降低对网络的谐波干扰。
总的来说，抑制谐波干扰的方法涉及系统设计、设备优化、滤波器安装调整和监测控制等多个方面。
通过综合运用这些方法，可以有效地减少谐波的产生和传播，提高电力系统的质量和稳定性。
谐波的产生和危害有哪些 谐波的抑制方法
谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。
2.谐波可以通过电网传导到其他的电器，影响了许多电气设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热，绝缘老化，寿命缩短，以至于损坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰，严重时使系统无法得到正确的检测信号，或使控制系统紊乱。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施，从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时，要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响，采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关，对于没有采取治理措施的谐波源用户，要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法，也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种：1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
谐波抑制的方法及其特点
谐波抑制的方法及其特点谐波抑制是指在电力系统中，通过各种技术手段来减小或消除系统中的谐波，以保证系统的稳定运行和电能质量的提高。
谐波对电力系统的影响主要表现在电源侧产生电能浪费、设备过热和电力系统的持续稳定性等方面。
下面将介绍一些常用的谐波抑制方法及其特点。
1.无功补偿方法无功补偿是通过在电力系统中引入无功电流，通过与谐波电流进行干涉或互相对抗来实现谐波抑制的目的。
根据无功补偿方式的不同，可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两类。
静态无功补偿是指通过在电力系统中连接静止的无功补偿装置，如电容器组或者电感器组，并采用并联或者串联的方式补偿谐波功率。
静态无功补偿适用于较小规模、较低谐波频率的谐波问题。
特点是结构简单、投资成本低，但对谐波的抑制能力有一定限制。
动态无功补偿是指通过在电力系统中连接可以根据网侧电压和电流动态调整的电力电子装置，来实时地进行无功补偿。
动态无功补偿器可以根据谐波电流的频率和相位进行自适应地补偿。
特点是可靠性高、补偿能力强，适用于大规模、高谐波频率的谐波问题。
2.谐波滤波器谐波滤波器是一种通过滤除谐波电流或电压来实现谐波抑制的设备。
它由各种谐波滤波器元件（如电感、电容器、电阻等）组成，通过选择适当的元件参数和连接方式，可以在不同频率的谐波上实现良好的抑制。
谐波滤波器可以分为被动滤波器和主动滤波器两种。
被动滤波器是指通过合理选择谐波滤波器的元件参数和连接方式，在电力系统的敏感载荷端或供电侧连接谐波滤波器，以吸收或滤除谐波电流或电压。
被动滤波器结构简单、可靠性高，但对谐波内容和负载变化敏感，需要定期维护和调整。
主动滤波器是指通过控制电力电子开关装置工作时序，实时地感知谐波电流并进行相应的抗谐波干涉，以达到谐波抑制的目的。
主动滤波器具有自适应性强、动态响应速度快、滤波能力强等特点，适用于高谐波内容、频率变化较大的系统。
3.绝缘调频（PWM）技术绝缘调频技术是一种通过采用电力电子器件，通过调节电压和电流的幅值、频率和相位等参数，实现对谐波的抑制。
电力谐波的产生原因及抑制方法
电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形，它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。
电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。
因此，对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。
1.非线性负载：非线性负载是电力谐波的主要源头。
非线性负载通常包括电力电子设备，如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。
这些设备的工作原理会产生非线性电流，进而导致电网中谐波的产生。
2.电容器和电感器：电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。
在电力系统中，电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。
然而，由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性，它们会对电力谐波起到放大的作用。
3.电网接地方式：电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。
当电网采用不完全中性接地时，地线电流会导致电子设备的谐波污染。
抑制电力谐波的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法：1.优化电力系统设计：对于新建的电力系统，可以采用谐波抑制措施进行设计。
例如，将非线性负载远离主要的电源和敏感设备，减少非线性负载对谐波的干扰。
2.增加电力系统的容量：增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。
通过增加设备的容量，可以减少设备的负载率，从而降低了负载谐波。
3.应用谐波滤波器：谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除，从而减少对设备的影响。
4.提高设备的抗谐波能力：可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置，使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。
5.加强监测和管理：及时监测电力谐波的产生和影响程度，对于谐波超标的情况进行调整和管理。
可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测，并根据监测结果采取适当的措施。
综上所述，电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。
为了有效抑制电力谐波，需要采用适当的方法，包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。
电力电子变换器中的谐波扰动分析与抑制方法
电力电子变换器中的谐波扰动分析与抑制方法电力电子变换器是现代电力系统中的重要设备，其功能是将电能转换为特定形式的电能输出。
然而，电力电子变换器在工作过程中会产生谐波扰动，影响系统的稳定性和电能质量。
因此，对谐波扰动进行分析与抑制是电力电子变换器研究领域的重要课题。
首先，我们需要了解电力电子变换器中的谐波扰动来源。
谐波扰动主要来自于电力电子器件的非线性特性以及负载的非线性特性。
电力电子器件在开关过程中具有非线性特性，会产生高频谐波信号。
负载的非线性特性会导致电流形状畸变，进而产生低频谐波信号。
为了准确分析电力电子变换器中的谐波扰动，我们可以采取以下方法。
1. 测量与监测：通过使用谐波分析仪等专业设备对电力电子变换器进行测量与监测，可以获取变换器输出端的谐波水平。
通过分析谐波频谱，我们可以确定谐波的频率和幅度，进而确定谐波来源和抑制方法。
2. 模拟仿真：利用电力电子变换器的数学模型进行仿真，可以方便地分析谐波扰动的波形和谐波分布。
通过调整变换器的工作参数，比如拓扑结构、开关频率等，可以探索谐波扰动的变化规律，并优化系统设计。
分析了电力电子变换器中谐波扰动的来源后，下面我们来探讨如何抑制谐波扰动。
1. 滤波器设计：在电力电子变换器的输出端添加谐波滤波器是一种常见的抑制谐波扰动的方法。
谐波滤波器通过选择合适的滤波器频率，将谐波信号滤除，保证输出电能的质量。
常见的谐波滤波器包括被动滤波器和有源滤波器，根据实际情况选择适合的滤波器类型。
2. 控制策略优化：电力电子变换器的控制策略对谐波扰动的抑制有重要影响。
我们可以通过优化开关拓扑和调整控制参数来改善系统的谐波性能。
例如，采用多电平逆变器、多电平调制技术和谐波抑制PWM技术等，可以有效地减小谐波幅值。
3. 使用异步串联电源：将一个电力电子变换器与一个异步串联电源连接起来，可以使变换器的输出与电源之间达成电力共享，减小谐波扰动。
异步串联电源通过控制电流的相位和幅值，将其与变换器的输出相互补偿，从而实现谐波抑制。
电力系统谐波基本分析方法抑制方法
电力系统谐波基本分析方法抑制方法電力系統諧波----基本原理、分析方法、抑制方法【摘要】变频器在工业生产中无可比拟的优越性，使越来越多的系统和装置采用变频器驱动方案，而且采用变频器驱动电动机系统因其节能效果明显，调节方便维护简单，网络化等优点，而被越来越多应用，但它非线性，冲击性用电工作方式，带来干扰问题亦倍受关注。
一台变频器来讲，它输入端和输出端都会产生高次谐波，输入端谐波会输入电源线对公用电网产生影响。
本文从变频器产生的谐波原理、谐波测试分析方法，谐波的抑制方法方面进行探讨。
【关键词】电力系统，变频器，谐波分析，谐波抑制。
【引言】谐波存在于电力系统已经很多年了，但是，近年来，随着技术的发展成熟，越来越多的设备系统为提高可靠性和效率广泛采用电力电子变频器，而且电力公司为降低设备所需的额定值以及线路损耗和电压降落，强制要求电力用户提高其自身的功率因数，而电力用户及工厂端改善功率因数的方法是使用功率因数补偿器—电容模组，这两种情况的出现，使得电力系统的谐波问题变得更加严重。
电力用户和工厂端普遍使用的变速传动和电力电子设备是产生这一现象的根源，而这些设备与功率因数校正电容模组之间的相互作用导致了电压和电流的放大效应；半导体电子工业的迅猛发展也导致了大批精密设备的诞生，与过去粗笨的设备相比，这些设备对电力公司供给的电能质量更加敏感，但同时也导致交流电流和电压稳态波形的畸变。
而为了得到可靠清洁的电力能源，人们必须面对电流和电压畸变的问题，而电流和电压的畸变的主要形式是谐波畸变。
【正文】1、变频器谐波产生从结构来看，变频器可分为间接变频和直接变频两大类。
间接变频将工频电流整流器变成直流，然后再由逆变器将直流变换成可控频率交流。
直接变频器则将工频交流变换成可控频率交流，没有中间直流环节。
它每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联可逆线路。
正反两组按一定周期相互切换，负荷上就获了交变输出电压，幅值决定于各整流装置控制角，频率决定于两组整流装置切换频率。
电抗器抑制谐波原理
电抗器抑制谐波原理
电抗器抑制谐波原理
电抗器是一种被广泛应用于各种电气系统中的设备，用于抑制谐波。
谐波是电气系统中的一种畸变，它会破坏电气设备的性能并影响电气系统的稳定性。
为了消除谐波、提高电气系统的效率，电抗器被用来抑制谐波。
电抗器是一种有机构的电气设备，它是由线圈、芯片和绝缘材料等组成的。
电抗器通过电感和电容的组合，在电气系统中引入一个特定的阻抗，从而抑制谐波。
电抗器的阻抗值与电气系统的频率成正比，并且它也可以有一个特定的阻抗值。
电抗器的工作原理是利用电感来阻止谐波，电抗是一种电气元件，它可以储存电能，并抵抗电流的变化。
因此，当传输线上电流变化时，电抗器会通过储存一部分电能来抑制谐波。
电抗器有不同的类型和结构，包括单相电抗器、三相电抗器和无铁芯电抗器等。
不同类型的电抗器在电气系统中的应用也有所不同。
在电气系统中，谐波不仅来自于电力电子设备，还可以来自于非线性负荷如电动机和变压器等设备。
因此，电气系统中需要使用电抗器来抑制各种不同类型的谐波。
总的来说，电抗器是电气系统中常用的设备，它可以通过抑制谐波、提高电气设备的性能，并保证电气系统的稳定性。
电抗器的设计和选择应根据电气系统的特定要求进行，以确保其最佳性能。
电力电子中的谐波问题如何解决？
电力电子中的谐波问题如何解决？在当今的电力系统中，电力电子技术的广泛应用带来了诸多便利和效率提升，但同时也引发了一个不容忽视的问题——谐波。
谐波的存在不仅会影响电力设备的正常运行，还可能导致电能质量下降，增加能耗，甚至危及整个电力系统的安全稳定。
那么，如何有效地解决电力电子中的谐波问题呢？要解决谐波问题，首先我们得明白谐波是怎么产生的。
电力电子设备在工作时，由于其非线性的特性，会使得电流和电压的波形发生畸变，从而产生谐波。
比如常见的整流器、逆变器、变频器等，它们在将交流电转换为直流电或者改变交流电的频率和电压时，就容易引入谐波。
既然知道了谐波的来源，那我们就可以有针对性地采取措施来减少谐波的产生。
一种常见的方法是优化电力电子设备的设计。
通过改进电路结构、采用更先进的控制策略以及选择合适的电力电子器件，可以在源头上降低谐波的含量。
例如，在整流电路中，采用多脉冲整流技术，如 12 脉冲、18 脉冲甚至更高脉冲数的整流，可以显著减少谐波的产生。
另外，增加滤波装置也是解决谐波问题的重要手段。
滤波装置可以分为无源滤波器和有源滤波器两大类。
无源滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成，通过谐振原理对特定频率的谐波进行吸收和抑制。
这种滤波器结构简单、成本较低，但存在滤波效果受系统参数影响较大、可能与系统发生谐振等缺点。
相比之下，有源滤波器则具有更好的滤波性能和适应性。
它能够实时检测电网中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流，从而有效地消除谐波。
有源滤波器虽然性能优越，但成本相对较高，在一些对电能质量要求极高的场合应用较为广泛。
除了在设备端采取措施，合理的系统规划和运行管理也有助于减轻谐波的影响。
在电力系统的设计阶段，就应该充分考虑谐波的问题，合理分配负载，避免谐波源集中在某一区域。
同时，加强对电力设备的运行监测，及时发现和处理谐波超标问题，也是保障系统稳定运行的重要环节。
此外，提高电力用户的谐波意识也非常重要。
电力电子变流器的谐波抑制技术研究
电力电子变流器的谐波抑制技术研究引言随着电气设备的飞速发展，电力系统中对电能质量的要求日益提高。
然而，电力电子变流器的广泛应用却给电力系统带来了严重的谐波问题。
谐波是由非线性负载引起的，并且会导致电力系统中电压、电流波形的畸变，甚至会对其他设备造成干扰。
因此，研究电力电子变流器的谐波抑制技术具有重要的理论和实际意义。
一、谐波的产生机理电力电子变流器是将交流电能转换成直流电能或者将直流电能转换成交流电能的装置，它由半导体器件组成。
这些半导体器件在工作过程中会出现非线性特性，导致输出波形中出现谐波成分。
谐波信号的频率是波形基波频率的倍数，常见的谐波分为奇次和偶次。
奇次谐波主要由不对称非线性元件引起，而偶次谐波主要由对称非线性元件引起。
理解谐波的产生机理是研究谐波抑制技术的基础。
非线性特性是谐波产生的主要原因，而非线性特性与半导体器件的工作状态和参数紧密相关。
因此，对半导体器件进行深入的研究和分析是解决谐波问题的关键。
二、谐波抑制技术的研究现状目前，谐波抑制技术主要分为被动技术和主动技术两大类。
被动技术主要通过滤波器、电感器等被动元件来抑制谐波，并且对电力系统的波形没有任何主动干扰。
主动技术则通过智能控制技术来抑制谐波，但需要额外增加控制电路和控制开关，增加了系统的复杂性。
传统的谐波抑制技术主要采用滤波器来消除谐波成分。
但是，滤波器并不能完全抑制谐波，且会引入额外的损耗和成本。
近年来，随着电力电子变流器的发展，一些新的谐波抑制技术也得到了广泛的研究和应用。
例如，谐波预测控制技术是一种新兴的主动技术，它通过对电力系统波形进行监测和分析，预测谐波成分的发展趋势，并通过控制器调节变流器的工作状态来实现谐波的抑制。
这种技术可以实时校正谐波，具有较高的抑制效果。
另外，PWM技术是一种常用的被动技术，通过采用特殊的脉宽调制方法来抑制谐波。
它能够生成高质量的电力波形，对谐波具有较好的抑制效果。
但是，PWM技术需要增加控制电路和开关，增加系统的复杂性和成本。
滤波器在电力电子设备中的谐波抑制技术
滤波器在电力电子设备中的谐波抑制技术电力电子设备在现代的电力系统中扮演着重要的角色，然而其工作过程中会产生大量的谐波。
这些谐波不仅会对电力系统的运行造成干扰，还会对电力设备本身带来损坏的风险。
因此，谐波抑制技术在电力电子设备中显得尤为重要。
而在实现谐波抑制的过程中，滤波器被广泛应用。
一、滤波器的作用及分类滤波器是一种能够滤除特定频率信号的电子器件。
在电力电子设备中，滤波器的作用是抑制谐波信号，使得输出信号更加纯净，达到满足电力系统要求的电能质量标准。
根据滤波器的频率响应特性不同，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等几种主要类型。
二、谐波抑制技术谐波抑制技术是指在电力电子设备工作中，采取各种手段来减小谐波造成的影响。
常用的谐波抑制技术主要包括滤波器、变压器设计、降低谐波电流注入和谐波消除器等。
1. 滤波器在谐波抑制中的作用滤波器是谐波抑制技术中最常用的手段之一。
它可以通过选择合适的滤波器类型和参数，将谐波信号从电力电子设备的输出中滤除或减小到符合要求的范围内。
滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成，它们可以根据谐波频率的不同将谐波信号进行滤波。
而针对特定的谐波频率，可以选择合适的滤波器类型来实现谐波的抑制。
2. 滤波器的设计和应用滤波器的设计需要考虑到谐波的频率范围、抑制程度以及滤波器对正常工作信号的影响等因素。
根据设备的实际情况，合理选择滤波器的参数和滤波器阶数，以达到最佳的谐波抑制效果。
此外，在电力电子设备中，滤波器的应用通常是在输出端进行，以抑制输出信号中的谐波成分，保证输出电能的质量。
三、滤波器的发展趋势1. 高性能滤波器的需求随着电力电子设备的广泛应用，对滤波器的性能要求也越来越高。
传统的RC滤波器在滤波效果和功率损耗方面存在一定的局限性。
因此，对于滤波器的研究和发展需求不断增加，以满足不同需求下的谐波抑制要求。
2. 滤波器与其他技术的结合为了提高滤波器的谐波抑制效果，滤波器与其他技术的结合应运而生。
谐波产生的原因危害和抑制措施
谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。
电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。
以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。
因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。
1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。
（2）设备设计思想的改变。
过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。
现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。
例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。
2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。
现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。
同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。
对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。
对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。
（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。
电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。
（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。
抑制谐波措施
抑制谐波措施引言在电力系统中，谐波是指电流或电压中频率是基波频率的整数倍的周期性波动。
谐波不仅会给设备带来损害，还会影响电力系统的稳定性和可靠性。
因此，采取适当的措施来抑制谐波的产生和传播至关重要。
本文将介绍一些常见的抑制谐波的措施。
谐波的来源谐波在电力系统中的主要来源包括非线性负载、电弧炉、电弧焊、电力电子设备等。
这些设备产生的谐波会通过电网进行传播，对其他设备和系统造成干扰和损害。
抑制谐波的措施1. 谐波滤波器谐波滤波器是一种常用的抑制谐波的装置。
它根据谐波的频率选择合适的滤波器，将谐波电流或电压引导到滤波器中，然后将其消耗掉或通过其他方式处理。
谐波滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器利用电力电子器件来生成与谐波相反的电流或电压信号，以相消的方式来抑制谐波；无源滤波器则利用谐波阻抗来消除谐波。
2. 谐波控制变压器谐波控制变压器是另一种常见的抑制谐波的装置。
它通过在变压器中加入谐波抑制线圈或使用特殊设计的铁心来降低谐波电流。
谐波控制变压器可以在一个设备上同时实现电力传输和谐波抑制的功能，具有经济和方便的特点。
3. 主动滤波器主动滤波器是一种根据谐波的特性主动产生反向谐波以抵消谐波的装置。
它利用智能电子器件感知谐波信号，并根据信号特性产生相应的反向谐波，从而实现谐波抑制的效果。
主动滤波器具有较高的抑制效率和较好的响应速度，适用于对谐波响应要求较高的应用场合。
4. 电力电子器件的优化设计电力电子设备是谐波的主要产生源之一，因此对电力电子器件进行优化设计可以有效降低谐波的产生。
例如，在设计电力电子器件时，可以合理选择电子器件的参数和拓扑结构，以减少谐波的产生和传播。
5. 谐波限制标准的遵守为了保证电力系统的正常运行和设备的安全可靠，各国都制定了谐波限制标准。
遵守这些标准可以规范设备的设计和使用，减少谐波产生和传播。
因此，在设计和使用电力设备时，应注意选择符合标准要求的设备，并正确使用和维护这些设备。
电力电子应用技术书4 谐波及抑制
简化为：
从（2-19）式可以看出，整流输出电压包含两个分量： 其一，稳定的直流分量，也即整流输出电压平均值 （2-20） 其二，一个无限的、但收敛的谐波分量系列： 最低次谐波的频率为3倍电源频率，下一个较低的谐波频率为，…， 所有谐波的频率，这里是所有谐波的级次，。 图2- 14是根据式（2-21）绘制的三脉波整流器直流输出电压各次谐波 分量的幅值（以最大直流输出电压为基准的相对值）与触发角α的关系 （图中只表示了频率为~18的几条曲线）。从图中可以看出，每条曲线 均以α=90°为对称分布，在α=90°时谐波峰值最大，差不多达到α=0（或 理想的α=180°时的倍）。其实可以证明，不仅三脉波整流电路，任意p 脉波的全控整流电路, 当电流连续时，最大的谐波峰值也都发生在 α=90°，谐波的相对幅值与α的关系都符合这个规律。可见，为了减小谐 波提高输出电压的质量，相控电路应避免在深控下运行。 ② 电源侧输入电流的谐波分析 交流侧的输入电流是流过各元件的电流之和，每个元件的瞬时电流都以 该组的无脉动平直电流和该元件开关函数的乘积来表示。为了简化，假 定负载电流是平直的，但这种分析方法也适用于负载电流并不完全平滑 的情况，只是分析的过程将十分繁复。 如图2-13，变压器二次侧绕组电流为 （2-22） 假定变压器一次和二次绕组匝比为1:1，由2.2.1节三相半波整流电路的 分析可知: （2-23）
可见，由于假定损失为零，整流功率必定等于交流平均输入功率 。根据上面的分析，绘出, 次侧电流包含一个幅值为的基波分量，该基波分量滞后相电压的 角度即为触发角，如图2-19（b）中的所示。故一次电流基波滞后一次 相电压的移相角 ，所以交流输入端的相移因数为 4．根据电流畸变因数和功率因数的定义，变压器二次电流的基波因数 根据的表达式计算为 如图2-18（a）所示，二次相电流流经两段绕组，和一段绕组电压 的相位差角为（），和另一段绕组电压的相位差角为，因此变压器二次 侧功率因数为 变压器二次侧功率因数 表明变压器绕组的利用率下降，这也是变 压器采用曲折形联结的缺点。 5．变压器一次侧电流的基波因数由的表达式给出： 所以 6.直流输出功率 交流输入功率
谐波抑制的方法及其特点
谐波抑制的方法及其特点(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电力系统谐波抑制方法及其特点分析随着电力电子技术的发展，接入电网的整流、换流设备和其他各种非线性负荷设备日益增加，这些电气设备产生大量的谐波电流注入电网，危及电力设备、用户设备和电力系统的安全运行。
必须采取措施，抓紧治理，抑制电力系统谐波，把电网中的谐波含量控制在允许范围之内[1]。
电力系统谐波抑制是改善电能质量、净化电网的一个重要方面。
对谐波抑制的方法主要有三种途径:第一种是在谐波源上采取措施，从改进电力电子装置入手，使注入电网的谐波电流减少，也就是最大限度地避免谐波的产生；第二种是在电力电子装置的交流侧利用LC无源滤波器和电力有源滤波器对谐波电流分别提供频域谐波补偿和时域谐波补偿。
这类方法属于对已产生的谐波进行有效抑制的方法;第三种就是改善供电环境[2]。
1、降低谐波源的谐波含量降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。
这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用，并避免因加装消谐装置而引发的其它负面影响。
具体方法有:增加换流装置的脉动数换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。
因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。
例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。
利用脉宽调制(PWM)技术PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。
若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。
谐波抑制设计技术
THD
PWHD
66
14
11
10
8
16
25
120
16
12
11
8
18
29
175
20
14
12
8
25
33
25030Βιβλιοθήκη 18138
35
39
350
40
25
15
10
48
46
450
50
35
20
15
58
51
600
60
40
25
18
70
57
注：① 12次及12次以下的偶次谐波的相对值不应 > 12次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入THD和PWHD中考虑。 ② 不同于表中的Rsce值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。 ③ In—第n次谐波电流，II—基波电流，PWHD —部分加权谐波畸变率。
谐波次数n
谐波电压兼容水平(%)
非公用和工厂供电系统
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
非3倍奇次谐波
5
3
6
8
7
3
5
7
11
3
3.5
5
13
3
3
4.5谐波次数
17≤n≤49
2
2
4
2.27×17/n-0.27
2.27×17/n-0.27
4.5×17/n-0.5
3倍奇次谐波
3
3
5
6
9
1.5
1.5
2.5
15
0.3
0.4
2
21
0.2
0.3
开关模式电源中的谐波分析与抑制方法
开关模式电源中的谐波分析与抑制方法概述开关电源作为现代电子设备中常用的电源供给方式，具有高效率、小体积和轻重量等优点。
然而，开关电源也会产生一定的谐波电流，对电网和其他设备造成干扰。
因此，谐波分析和抑制成为开关模式电源设计中的重要环节。
1. 谐波分析为了准确分析开关模式电源中的谐波问题，首先需要对谐波进行数学分析和频谱分析。
开关模式电源中产生的谐波主要包括电流谐波和电压谐波两部分。
1.1 电流谐波分析开关电源中的电流谐波主要来自电源输入端电网的非线性负载。
通过使用傅里叶变换等数学方法，可以将电流信号分解为不同频率的谐波成分，进而分析谐波的电流畸变率和对电网的影响。
1.2 电压谐波分析开关电源产生的电压谐波可以通过分析开关功率器件（如MOS管）的开关特性、电源滤波电容的功率容量、电源线路的阻抗等因素得到。
通过频谱分析可以确定电源输出电压中各频率谐波的幅值和相位情况。
2. 谐波抑制方法为了解决开关电源中的谐波问题，可以采取以下措施进行抑制。
2.1 输入滤波器合理设计和选择输入滤波器可以有效地减小开关电源输出端对电网端产生的谐波影响。
输入滤波器主要负责过滤电源输入端电网传来的谐波电流，并通过合适的参数设计使其在谐波频率带处具有较低的阻抗。
2.2 输出滤波器开关电源输出滤波器主要用于减小输出电压中的谐波成分。
常见的输出滤波器包括L型滤波器和π型滤波器等。
通过合适的设计和选择滤波器元件，可以降低输出电压中的谐波幅值，使其满足相关的标准要求。
2.3 谐波抑制技术除了滤波器之外，还可以使用谐波抑制技术来减小开关电源中谐波的影响。
例如，采用多级谐波抑制技术可以有效地降低电流谐波含量；采用谐波主动抑制技术可以实时检测和抑制开关电源中的谐波成分。
2.4 对地干扰的抑制开关电源中的谐波电流往往会通过地线传导到其他设备，引发地干扰问题。
为了解决这个问题，可以通过优化接地方式、增加电磁屏蔽和使用高频绕组等方法来有效抑制对地干扰。
电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用
电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用谐波是电力系统中一种普遍存在的问题，它会引起电力设备的损坏、能量损耗以及对附近设备产生干扰。
因此，研究与应用电力电子技术来抑制谐波成为了现代电力系统领域的一个重要课题。
本文将探讨电力电子技术在电力系统谐波抑制中的应用，并介绍一些常见的措施和装置。
1. 谐波产生的原因及危害谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波频率的倍频波动现象。
它主要由非线性负载（如电弧炉、变频器等）引起，这些负载会产生非线性电流，从而导致电压和电流的波形失真。
谐波的存在会引起多种危害，包括降低设备的寿命、电能计量误差、电磁干扰以及系统效率下降等。
2. 电力电子技术的应用领域电力电子技术是研究将半导体器件应用于电力系统中的一门学科。
它主要包括直流输电和交流输电中的电力调节、功率变换和有源滤波等方面。
在电力系统谐波抑制中，以下几个方面的电力电子技术得到了广泛应用。
2.1 静态无功补偿装置（SVC）静态无功补偿装置是一种利用可控电力电子装置控制电流相位和幅值，以提供无功电流补偿的装置。
它可以根据系统电压和电流的大小和相位关系，进行相应的控制并抑制谐波。
SVC常用于大型电力系统中，具有快速响应和高度可控的特点。
2.2 有源滤波器（APF）有源滤波器是一种能够根据谐波电流信息立即响应并发出相应的谐波电压的装置。
通过采集电流波形，有源滤波器可以根据控制策略产生相应的逆谐波电流，从而抵消电力系统中的谐波。
有源滤波器精确控制的能力使其成为谐波抑制的有效手段。
2.3 PWM整流器PWM整流器是一种控制器件的电力电子装置，能够将交流电转换为直流电。
其主要应用领域包括电动机调速、电力调节和能量回收等。
在谐波抑制中，PWM整流器可以通过改变开关频率和控制策略来控制电流波形，减少谐波的产生。
3. 实际应用案例3.1 高压直流输电系统中的谐波抑制高压直流输电系统通过将交流电转换为直流电进行长距离传输。
在这种系统中，由于逆变器和换流器的非线性特性，会产生大量的谐波。
供电系统谐波的产生原因和抑制方法
供电系统谐波的产生原因和抑制方法电气系统中的电气设备产生的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。
谐波对电气设备的正常工作有不利影响，因此，研究谐波的危害与抑制方法，对保证电网的电力质量十分必要。
（1）谐波是如何产生的？谐波来自于三个方面：一是发电设备产生的谐波；二是输配电系统产生的谐波；三是供电系统的电气设备（如变频器、电炉等）等产生的谐波，其中以供电系统的电气设备产生的谐波居多，具体如下：1）晶闸管整流设备：由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥脉冲整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也含有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。
2）变频装置：变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的使用的增多，对电网造成的谐波也越来越多。
3）电弧炉、电石炉：由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
其中主要是2～7次的谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达45%。
4）气体放电类电光源：荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。
电力系统中的谐波分析与抑制技术研究
电力系统中的谐波分析与抑制技术研究引言谐波是指在电力系统中存在的一个常见问题，它是非线性负载所造成的电流和电压波形畸变现象。
谐波会给电力系统带来一系列的负面影响，如电力设备的损坏、电能计量错误以及对周围电子设备的干扰等。
因此，对于电力系统中的谐波进行分析和抑制研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文将对电力系统中的谐波问题进行深入探讨，并介绍一些常见的谐波分析与抑制技术。
一、电力系统中谐波的生成机理电力系统中的谐波主要是由非线性负载产生的。
非线性负载的电阻、电感和电容特性会导致电流波形畸变，进而产生谐波。
例如，电力电子器件如整流器、逆变器、变频器等都是典型的非线性负载，它们工作时会引入大量的谐波。
此外，一些家电如电冰箱、空调等也是常见的非线性负载。
二、谐波的分析方法1.频谱分析法频谱分析法是一种常用的谐波分析方法。
它通过将电压或电流信号变换到频域，得到频谱图，从而判断谐波的存在与否以及谐波的频率和幅值。
常用的频谱分析方法有离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等。
这些方法可以方便地获得频谱信息，并提供参考数据用于后续的谐波抑制设计。
2.时域分析法时域分析法是另一种常见的谐波分析方法。
它通过对电流或电压信号的波形进行观察，判断其是否存在谐波成分以及谐波的波形特征。
时域分析法可以直观地表达谐波的波形特性，有助于对谐波进行定性和定量分析。
三、谐波抑制技术1.主动滤波器技术主动滤波器技术是一种常用的谐波抑制技术。
它通过对电网电流进行实时监测，然后根据监测结果设计控制算法，控制主动滤波器输出谐波电流，与电网中的谐波相消。
主动滤波器具有调整灵活、抑制效果好等优点，但是成本较高，适用于对电能质量要求较高的地方。
2.无源滤波器技术无源滤波器技术是一种经济有效的谐波抑制技术。
它通过选择合适的无源滤波器电路，利用谐波的特性将其消耗或抑制。
无源滤波器技术具有成本低、抑制效果稳定等优点，适用于对电能质量要求不那么高的场合。
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电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展姓名：王新旺学号：031241101 班级：0312411摘要:从分析电网谐波污染的原因出发,指出电力电子装置产生的谐波已成为电网的主要谐波污染源,其无功问题也很严重。
从谐波和无功功率的补偿以及单位功率因数变流器这两方面介绍了国内外解决谐波和无功问题的一些新技术和发展动向。
叙词:电力电子技术谐波无功功率补偿1前言随着电力电子装置的应用日益广泛,电网中的谐波污染也日益严重。
另外,许多电力电子装置的功率因数很低,也给电网带来额外负担并影响供电质量。
因此消除谐波污染并提高功率因数,已成为电力电子技术中的一个重大课题。
解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条:(1)装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率;(2)对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。
2电力电子装置的谐波和无功问题带感性负载的整流电路所产生谐波污染和功率因数滞后是众所周知的,而实际上直流侧含滤波电容的二极管整流电路也是污染严重的谐波源。
其输入电流的基波分量相位与电网电压相位大体相同,位移因数接近1,但其输入电流的谐波分量却很大,而总功率因数又很低,给电网造成严重污染。
逆变和斩波装置所需的直流电源来自整流电路,尤其是由直流电压源供电的逆变或斩波装置,其直流电压源大多是由二极管整流再经电容滤波得到的,因此谐波和无功问题也很严重。
此外,彩电和个人电脑等精密家用电器和办公设备,都内含开关源,它们的日益普及带来的谐波污染问题亦日益严重[1、2]。
另外,周波变流器和采用相控方式的交流电力调整电路都是谐波和无功问题最突出的电力电子装置。
1992年日本发表了一项关于186个代表性用电户中谐波源的调查报告[1]。
附表给出了关于谐波源分布状况的调查结果。
由表可以看出,主要谐波源来自整流器的用户占89%。
图1是关于产生的谐波量的分布情况调查结果,其中整流装置产生的谐波量总共占了近四分之三。
尽管我国和日本处于不同的经济发展阶段,具体情况有较大差别,但上述调查结果仍有较高的参考价值。
3谐波和无功功率的补偿3.1无功功率的补偿用于补偿无功功率的典型装置有静止无功补偿器SVC。
在SVC装置中,主要有固定电容器加晶闸管控制电抗器(FC+TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)等类型。
前者应用较多。
SVC装置为补偿0～100%容量变化的无功功率,几乎需要100%容量的电容器和超过100%容量的晶闸管控制电抗器,铜和铁的消耗很大。
从技术发展来说,这种类型的静补装置已不能说是先进的。
近年来的发展趋势是采用GTO构成的自换向变流器[3],通常称为静止无功发生器(SVG),也有人称为高级静止无功补偿器(ASVC),或静止调相机(STATCON),它既可提供滞后的无功功率,又可提供超前的无功功率。
图2给出了三相电压型SVG装置的电路图。
其中,直流电容器Cd作为电压源,其充电能量和电路的损耗,可由直流侧设置的电源供给,也可由交流电源供给。
如果单纯用于补偿无功,可用移相多重联结的方法来降低其补偿电流中的谐波。
若控制方法得当,SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。
在稳态情况下,SVG的直流侧和交流侧之间没有有功功率交换,无功功率在三相之间流动,因此直流侧只需要较小容量的电容即可。
此外,SVG装置用铜和铁较少,且有优良的补偿特性,因此是新一代无功补偿装置的代表,有很大的发展前途。
3.2谐波的补偿用于补偿谐波的典型装置为电力有源滤波器。
80年代以来,由于新型电力半导体器件的出现,PWM技术的发展,以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测法的提出,有源滤波器得以迅速发展[1、4～6]。
其基本原理见图3。
图3电力有源滤波器的其本原理电力有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,因而受到相当的重视[1、4、5]。
电力有源滤波器的变流电路分为电压型和电流型,如图4所示。
目前实用的装置90%以上为电压型。
从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。
并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式。
目前并联型占实用装置的大多数。
图5和图6分别为电力有源滤波器的分类情况及其主电路结构。
图6a是电力有源滤波最基本的构成方式。
PWM逆变器并联在电网上,相当于一个受控电流源,产生与负载谐波大小相同而方向相反的谐波电流,使得电源电流被补偿为正弦。
这种方式下,电源基波电压全部加在逆变器上,因而装置容量较大。
这种方式的电力有源滤波器具有连续调节无功功率的功能,能在补偿谐波的同时动态补偿无功功率。
图6b中的LC滤波器若被用来与有源滤波器分担补偿相同次数的谐波,则可降低所需逆变器的容量,若用来补偿较高次的谐波,则起到了补充有源滤波器补偿性能的作用。
在这种方式下,有源滤波器也可以对无功功率进行调节。
图6c方式下,有源滤波器主要不是用来直接补偿谐波,而是用来抑制LC滤波器与电网阻抗之间的并联谐振,即所谓的谐波放大现象,以改善LC滤波器的谐波补偿效果。
其逆变器不承受基波电压,因而逆变器的装置容量大大减小。
注入电路方式的并联型有源滤波器将电感和电容作为逆变器注入电路,利用电感和电容的谐振特性,使有源滤波器不承受基波电压,从而减小逆变器的装置容量、减小体积、降低成本[1]。
图6d和e的有源滤波器均通过变压器串联在电源和负载之间,相当于一个受控电压源。
图6d方式可以消除电源电压可能存在的畸变,维持负载端压为正弦。
需指出,并联型有源滤波器一般适用于感性负载。
对容性负载的谐波源,可采用单独使用方式的串联型有源滤波器,通过控制有源滤波器的补偿电压来改变负载端的电压,从而使电源电流为正弦。
图6e为与LC滤波器混合使用的串联型电力有源滤波器,与图6c 方式等效。
由于其所需逆变器的装置容量很小,一般不超过负载容量的3%,因而颇受关注。
国外电力有源滤波器的研究以日本为代表,已步入实用化阶段。
随着容量的逐步提高, 其应用范围也从补偿用电户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展[5]。
目前,在装置技术方面,国外的研究主要朝提高补偿容量、改善补偿性能、降低成本和损耗、多功能化和装置小型化等方向发展。
在应用方面,主要致力于针对不同谐波源制定相应的对策,解决最优配置、有源滤波器的相互干扰及其对电网上装设的LC滤波器的影响以及停电和瞬间保护等问题。
与此相关的还有谐波的预测、有源滤波器系统的故障诊断以及补偿容量的计算等方面的课题。
4单位功率因数变流器与补偿无功功率和谐波的方法相比,更为积极的方法是开发不产生谐波且功率因数为1的新型变流器,即单位功率因数变流器大容量变流器提高功率因数和减少谐波的主要方法是采用多重化技术[2]。
如果要求总功率因数为1,甚至提供超前的无功功率,则一般须使用自换相变流器。
对电流型变流器,多重化就是将方波电流叠加,使得输入电流为接近正弦的阶梯波,或提高位移因数。
其联结方式有串联和并联多重化,而控制方式则有移相、顺序控制、非对称控制和滞后超前控制多重化等几种形式[2]。
对电压型变流器,必须用连接电感和交流电源相连,大都用移相多重化,将方波电压叠加,使其在网侧产生接近正弦的阶梯波电压,且与电源电压保持适当的相位关系,从而使输入电流为与电源电压同相位的正弦波。
如果需要,可以控制输入电流的相位,使变流器能对无功功率进行补偿。
多重化技术若配合PWM控制技术,可获得更为理想的效果。
中等容量的单位功率因数变流器主要采用PWM整流技术,一般需要使用自关断器件[2]。
以前对PWM逆变器研究较多,而对PWM整流器研究较少。
对电流型整流器,可直接对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制,使输入电流为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形,从而得到接近1的功率因数。
对电压型整流器,需将整流器通过电抗器与电源相连。
对此有两类控制方法,一是直接对整流器进行PWM调制,使其输入端电压为接近正弦的PWM波形,并保持一定的相位,从而使通过电抗器输入的电流为与电源电压相同的正弦波;二是检测输入电流,通过电流反馈信号对整流器进行PWM调制,达到控制输入电流波形的相位的目的。
图7为检测输入电流的PWM电压型整流器。
电流指令值与电流检测值比较后,其误差值送至滞环比较器,由比较器的输出来控制电力半导体开关的通断。
电流指令是由直流电压的误差与电源电压检测信号相乘得到的, 这样,就保证了输入电流与电源电压同相,并可以控制直流电压。
PWM整流器配合PWM逆变器可构成理想的四象限交流调速用变流器,亦称为双PWM变流器[3]。
图和b分别给出了电流型和电压型的双PWM变流器的电路图。
这两种变流器不但输出电压电流均为正弦波,输入电流也为正弦波,且功率因数为1。
因其能量转换效率高,均可实现能量的双向传送(再生制动)。
如此优越的性能,代表了这一领域技术发展的主要方向。
为实现单位功率因数,小容量整流器多采用二极管整流加PWM斩波方式[2]。
这一方式在各种开关电源中有着非常广阔的应用前景,必将对谐波污染的治理作出巨大的贡献。
图9a和b分别给出了二极管整流加升压斩波器的单相和三相电路的例子。
图中升压斩波器有两个基本作用,一是调节输出的直流电压,使之维持高于电源电压的峰值以保证电路正常工作,二是控制流经电感的电流,从而使电源电流为与电压同相的正弦波。
但这种整流器中能量只能单方向流动,因而如果负载是驱动电机的逆变器,则无法实现再生驱动。
此外,矩阵式逆变器、谐振交流中间环节逆变器等[3]也可实现接近1的功率因数。
对传统整流器的主电路拓扑结构加以改进,也是实现高功率因数整流的一条途径[6]。
使电力电子装置本身不产生谐波和无功是一种积极的节能降耗的措施,能获得巨大的经济效益,因而对单位功率因数变流器的研究近年来已成为电力电子领域的一大热点5结束语自80年代以来,电力电子技术飞速发展,其应用也日益广泛。
据预测,到下世纪初,美国将有60%的电能将通过电力电子装置被利用[3]。
有人甚至预言,电力电子连同运动控制将和计算机技术一起成为21世纪最重要的两大技术[3]。
然而,电力电子装置的谐波和无功问题是阻碍电力电子技术发展的重大障碍,无法回避。
幸运的是,采用电力电子技术本身可以使这一问题得到很好的解决。
参考文献1电力用アクティブフィルタ调查专门委员会.电力用アクティブフィルタ.日本电气学会,电气学会技术报告.(Ⅱ部)第425号,1996(6).2パワエレクトロニクス研究会.高调波对策の新技术.日本パワエレクトロニクス研究会,1993.3Bose B K.Power electronic—— a technologyreview.Proceeding of IEEE,1992,80(8):1303～1334.(3):263～268.5Akagi H.New trends in active filters.In:Proc.of EPE' 95,1995:0.017～0.026.6Rastogi M,Naik R,Mohan N.A comparativeEvaluation of harmonic reduction techniques in three-phase utility interface of power electronic loads.IEEETrans.Ind.Appl.,1994,30（4）Akagi H.Trends in active power lineconditioners.IEEE Trans.power Electronics.1994,95 ，Akagi H.New trends in active filters.In:Proc.of EPE' 95,1995:0.017～0.026.6 Rastogi M,Naik R,Mohan N.A comparativeEvaluation of harmonic reduction techniques in three-phase utility interface of power electronic loads.IEEETrans.Ind.Appl.,1994,30(5):1149～1155。