一种电网谐波利用的新方法
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图 １ 系统 原 理 图
用 系统基 波 功率 的 条 件 下 提 取 含 量 较 大 的谐 波 分 量 ， 现 降低 系统谐 波 畸变率 和谐 波 能源 重 新利 用 实
的新 方 法．通过 建立 系统模 型 和利用 Ｍａ ａ 真验 ｔ ｂ仿 ｌ
２ 负荷 模 型 及 无 源 滤 波 器设 计
陈 群 ， 一达 姜
（ 阳师范学院物理与信息学院 ， 洛 河南洛 阳 ４ １２ ） ７０ ２
摘
要 ：电网中的谐 波电压 和电流本 身也是一种 能源．利用基于磁 通可控 可调电抗器原理 隔离系统谐波 ，迫使
谐波流入谐波提取侧 ，通过 三绕组变压器和基 波磁 通有 源补 偿在 不取 用 系统基 波功 率的条件 下提 取含量较 大
系统原 理 图如 图 １所示 ，三绕 组 变压 器 的原边
收稿 日期 ： ０ １— ７— ８ ２ １ ０ ２
作者简介 ：陈群 （ ９ ３ ， ，湖南永州人 ， １８ 一） 女 硕士 ，助教．研究方 向 ： 电力系统运行与分析
洛 阳师范学 院学报 ２ １ ０ ２年第 １ 期 ｌ
・ ５・ ３
形 及其 ＦＴ频 谱分 析 如 图 ４所 示 ．经 无 源滤 波器 中 Ｆ ｒ 电容器 的无功补偿后 ， 系统功率 因数 ｃｓ ０９ ， ｏ ＝ ．９ 足
以满足 电力部 门的要 求．系 统 电流 的 畸变 率 有所 降
图 ２ 系统 单 相 模 型
对 该模 型进 行 仿 真 得 到 系 统 控 制 角 ：６ 。 ０ 时
２１ ０ ２年 １ １月
洛 阳师 范 学 院 学 报
Ｊｕｎ ｏ ｕ ｙ ｎ ｒ ｏ ｒ ￣ ｆＬ ｏ ａ ｇ Ｎｏｍ￣ Ｕｎ ｖ ￣ｉ ｉｅ ｔ ｙ
Ｎｏ ．． ０１ ｖ ２ ２ Ｖ０． ＮＯ． １ 】３１ １
第 ３ 卷 第 １ 期 ｌ １
一
种 电 网 谐 波 利 用 的 新 方 法
Ｒ ＝０ １２ Ｌ ＝ ． ５ ． １ 、 ０ ３ ｍＨ， 波源 为单相 桥 式带 阻感 谐 负 载 、 制角 为 ＝ ０ 的情况 ． 控 ６。
ＬＲ ｖＶ ｓ。 Ｔ Ｉ ２ Ｚ （
ｌ 一
，．
Ｊ
Ｚ
Ｖ Ｌ ２
将无源 滤波 器投 入 到 系统 中 ， 到 系统 电流 波 得
关 键 词 ： 波提 取 ；基 波 磁 通 补 偿 ； 调 谐 滤 波 器 ；变 压 器 ； 波 电流 检 测 谐 单 基
中图分类号 ： Ｍ １ Ｔ７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ ９— ９ ０ ２ １ ） ｌ ｏ ３ ０ １０ ４ ７ （ ０ ２ ｌ — ０ ４— ４
０ 引言
取侧 ，在 网侧与无 源 滤波器 之 间 串联 了一个 基 波 磁
资 和运行费用 ， 当设备需要 抑制谐波 幅值 愈高 ， 且 其 投资 和运行 费用 也 愈 高．从 电力及 相关 部 门对 一些
采取谐 波抑制 措 施且 谐 波 污染 严 重 的变 电站 ，以及
一
通 补偿 的变压 器 ， 满 足补偿 条件 下 ， 大 大 提 高 在 将
的系统 电流 波形 和及 其 ＦＴ 谱 分 析 图 如 图 ３中 Ｆ ｒ频
电力 电子技术 的不 断 发展使 得 电网 中的谐 波 问 题越来 越严重 ．有 源滤 波 器克 服 了无 源滤 波 器 固有 缺点 ， 实现动态补 偿 电网谐 波和无功 ， 是电能综合治
理 的有效手 段．然 而安 装这 种 滤 波器 需增 加 设 备投
与单 调谐 滤波 器 串联 ，其 中的一 个副 绕 组采 用基 波 磁通 补偿 来保 证铁 芯 中的基波 磁 通接 近 于零 ， 一 另 副 边绕组 用 于提取 该次谐 波 ．高 通滤 波 器用 于 吸收 系 统 电流 中的高 次谐波 含量 ．为 了降低 系统 的谐 波 畸变率 ，同时迫使 更 多谐波 流人 无源 滤 波器 谐 波提
的 谐 波 分 量 ．将 提 取 出的谐 波 能 量 直 接 进 行 利 用 ，或 转 化 为 直 流 或 逆 变成 交 流 回 馈 电 网 ，达 到 谐 波 利 用 的 目
的．利 用 ＭＡ Ｌ Ｂ ． 建实际 系统模 型并对谐 波提取进行仿 真分析 ，仿真结果表明在谐波含量较 为丰 富的地 Ｔ Ａ ６ ５搭 方 ， 方案 能有效滤除和提取 电力 系统谐 波进行利 用． 本
目前 的大功 率 电力 电子 设 备 以 三相 电路 为 主 ， 但 也 不乏谐 波含 量很 丰 富的单 相整 流设 备 ，为 简单 起 见 ， 文 以单 相桥 式带 阻感 负 载模 型 为例 进行 系 本 统建 模分 析．
证 该方 法 的正确 性．
１ 系统 结构 和 基 本 原 理
和 电流本身也是一 种能源 ， 如果 能将谐波 电能 进行 提
取利用， 获得的经济效益的同时还使能源利用最大化．
目前有关 谐 波利用 方 面 的研 究几 乎处 于空 白状 态 ，国 内外 能检 索到 的 只有 谐 波 电能 利用 可 行性 研 究 ．本文提 出了一种 利用 基 于磁通 可控 可 调 电抗 器原 理来 隔 离 系 统 谐 波 ，迫 使 谐 波 流 入 谐 波 提 取 侧 ， 过三 绕组 变压 器 和基波 磁 通有 源补 偿 在不 取 通
图 ２所 示 为本设 计 的 系统 单相 模 型 ．系统 电 源
＝
偿 ， 高 系统 的功 率 因数 ．本 文 无 源 滤波 器 参 数设 提
计 采用较 为 经济 的无 功补偿 容 量法 ，得 到各 滤 波器 的 参数如 下表 ．
６ ００ ４３Ｖ ０ ／ ｒ－
，
系 统 等 效 电 阻 和 等 效 电抗 分 别 为
网侧对 谐 波 电流 的 阻 抗 ，而 基 波 电 流 可 以顺 利 流 过 ， 样不 仅起 到隔 离谐 波 ，降低 电网谐 波 含 量 的 这 作用 ， 也使 谐波 提取 最大化 ．
些 大容量冶 炼企 业 的谐 波检 测数 据可 以说 明这些
地方 的谐 波含 量 还 是很 大 的．而 电 网中 的谐 波 电压
用 系统基 波 功率 的 条 件 下 提 取 含 量 较 大 的谐 波 分 量 ， 现 降低 系统谐 波 畸变率 和谐 波 能源 重 新利 用 实
的新 方 法．通过 建立 系统模 型 和利用 Ｍａ ａ 真验 ｔ ｂ仿 ｌ
２ 负荷 模 型 及 无 源 滤 波 器设 计
陈 群 ， 一达 姜
（ 阳师范学院物理与信息学院 ， 洛 河南洛 阳 ４ １２ ） ７０ ２
摘
要 ：电网中的谐 波电压 和电流本 身也是一种 能源．利用基于磁 通可控 可调电抗器原理 隔离系统谐波 ，迫使
谐波流入谐波提取侧 ，通过 三绕组变压器和基 波磁 通有 源补 偿在 不取 用 系统基 波功 率的条件 下提 取含量较 大
系统原 理 图如 图 １所示 ，三绕 组 变压 器 的原边
收稿 日期 ： ０ １— ７— ８ ２ １ ０ ２
作者简介 ：陈群 （ ９ ３ ， ，湖南永州人 ， １８ 一） 女 硕士 ，助教．研究方 向 ： 电力系统运行与分析
洛 阳师范学 院学报 ２ １ ０ ２年第 １ 期 ｌ
・ ５・ ３
形 及其 ＦＴ频 谱分 析 如 图 ４所 示 ．经 无 源滤 波器 中 Ｆ ｒ 电容器 的无功补偿后 ， 系统功率 因数 ｃｓ ０９ ， ｏ ＝ ．９ 足
以满足 电力部 门的要 求．系 统 电流 的 畸变 率 有所 降
图 ２ 系统 单 相 模 型
对 该模 型进 行 仿 真 得 到 系 统 控 制 角 ：６ 。 ０ 时
２１ ０ ２年 １ １月
洛 阳师 范 学 院 学 报
Ｊｕｎ ｏ ｕ ｙ ｎ ｒ ｏ ｒ ￣ ｆＬ ｏ ａ ｇ Ｎｏｍ￣ Ｕｎ ｖ ￣ｉ ｉｅ ｔ ｙ
Ｎｏ ．． ０１ ｖ ２ ２ Ｖ０． ＮＯ． １ 】３１ １
第 ３ 卷 第 １ 期 ｌ １
一
种 电 网 谐 波 利 用 的 新 方 法
Ｒ ＝０ １２ Ｌ ＝ ． ５ ． １ 、 ０ ３ ｍＨ， 波源 为单相 桥 式带 阻感 谐 负 载 、 制角 为 ＝ ０ 的情况 ． 控 ６。
ＬＲ ｖＶ ｓ。 Ｔ Ｉ ２ Ｚ （
ｌ 一
，．
Ｊ
Ｚ
Ｖ Ｌ ２
将无源 滤波 器投 入 到 系统 中 ， 到 系统 电流 波 得
关 键 词 ： 波提 取 ；基 波 磁 通 补 偿 ； 调 谐 滤 波 器 ；变 压 器 ； 波 电流 检 测 谐 单 基
中图分类号 ： Ｍ １ Ｔ７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ ９— ９ ０ ２ １ ） ｌ ｏ ３ ０ １０ ４ ７ （ ０ ２ ｌ — ０ ４— ４
０ 引言
取侧 ，在 网侧与无 源 滤波器 之 间 串联 了一个 基 波 磁
资 和运行费用 ， 当设备需要 抑制谐波 幅值 愈高 ， 且 其 投资 和运行 费用 也 愈 高．从 电力及 相关 部 门对 一些
采取谐 波抑制 措 施且 谐 波 污染 严 重 的变 电站 ，以及
一
通 补偿 的变压 器 ， 满 足补偿 条件 下 ， 大 大 提 高 在 将
的系统 电流 波形 和及 其 ＦＴ 谱 分 析 图 如 图 ３中 Ｆ ｒ频
电力 电子技术 的不 断 发展使 得 电网 中的谐 波 问 题越来 越严重 ．有 源滤 波 器克 服 了无 源滤 波 器 固有 缺点 ， 实现动态补 偿 电网谐 波和无功 ， 是电能综合治
理 的有效手 段．然 而安 装这 种 滤 波器 需增 加 设 备投
与单 调谐 滤波 器 串联 ，其 中的一 个副 绕 组采 用基 波 磁通 补偿 来保 证铁 芯 中的基波 磁 通接 近 于零 ， 一 另 副 边绕组 用 于提取 该次谐 波 ．高 通滤 波 器用 于 吸收 系 统 电流 中的高 次谐波 含量 ．为 了降低 系统 的谐 波 畸变率 ，同时迫使 更 多谐波 流人 无源 滤 波器 谐 波提
的 谐 波 分 量 ．将 提 取 出的谐 波 能 量 直 接 进 行 利 用 ，或 转 化 为 直 流 或 逆 变成 交 流 回 馈 电 网 ，达 到 谐 波 利 用 的 目
的．利 用 ＭＡ Ｌ Ｂ ． 建实际 系统模 型并对谐 波提取进行仿 真分析 ，仿真结果表明在谐波含量较 为丰 富的地 Ｔ Ａ ６ ５搭 方 ， 方案 能有效滤除和提取 电力 系统谐 波进行利 用． 本
目前 的大功 率 电力 电子 设 备 以 三相 电路 为 主 ， 但 也 不乏谐 波含 量很 丰 富的单 相整 流设 备 ，为 简单 起 见 ， 文 以单 相桥 式带 阻感 负 载模 型 为例 进行 系 本 统建 模分 析．
证 该方 法 的正确 性．
１ 系统 结构 和 基 本 原 理
和 电流本身也是一 种能源 ， 如果 能将谐波 电能 进行 提
取利用， 获得的经济效益的同时还使能源利用最大化．
目前有关 谐 波利用 方 面 的研 究几 乎处 于空 白状 态 ，国 内外 能检 索到 的 只有 谐 波 电能 利用 可 行性 研 究 ．本文提 出了一种 利用 基 于磁通 可控 可 调 电抗 器原 理来 隔 离 系 统 谐 波 ，迫 使 谐 波 流 入 谐 波 提 取 侧 ， 过三 绕组 变压 器 和基波 磁 通有 源补 偿 在不 取 通
图 ２所 示 为本设 计 的 系统 单相 模 型 ．系统 电 源
＝
偿 ， 高 系统 的功 率 因数 ．本 文 无 源 滤波 器 参 数设 提
计 采用较 为 经济 的无 功补偿 容 量法 ，得 到各 滤 波器 的 参数如 下表 ．
６ ００ ４３Ｖ ０ ／ ｒ－
，
系 统 等 效 电 阻 和 等 效 电抗 分 别 为
网侧对 谐 波 电流 的 阻 抗 ，而 基 波 电 流 可 以顺 利 流 过 ， 样不 仅起 到隔 离谐 波 ，降低 电网谐 波 含 量 的 这 作用 ， 也使 谐波 提取 最大化 ．
些 大容量冶 炼企 业 的谐 波检 测数 据可 以说 明这些
地方 的谐 波含 量 还 是很 大 的．而 电 网中 的谐 波 电压