12脉波整流电路谐波治理方案研究

12脉波整流电路谐波治理方案研究

Study on12-pulse rectifier circuit harmonic control plan

吴畏文冲刘超

WU Wei，WEN Chong，LIU Chao

（广西电力职业技术学院，广西南宁市530007）

（广西崇左市供电局，广西崇左市532200）

（Guangxi Electric Power Institue Of V ocational Training，Nanning530007，China）（Guangxi Chongzuo Power Supply Bureau，Chongzuo532200，China）

摘要：广西崇左网区，存在着许多电解锰一类的企业，其非线性负荷在运行过程中会产生谐波，对整个网区都造成污染。通过对这类污染源的运行环境的了解，谐波的测试和分析以及仿真研究，针对电解锰行业用电特点，在各种谐波治理方式中，找出了一种性价比较高，而且企业也易于接受的治理方式，以点带面，逐步推广。

关键词谐波污染；Matlab仿真；谐波治理

[课题项目]本文是广西壮族自治区教育厅科研项目课题“电网谐波治理”的研究报告之一。

Abstract：Guangxi Chongzuo power grid area,there are many electrolytic manganese kind of enterprise,the nonlinear load in the operation process will generate harmonic wave,the power grid area are cause pollution.Through this kind of pollution sources to the operating conditions of understanding,harmonic of testing and analysis and simulation,in view of the electrolysis manganese industry consumption characteristics,in all kinds of harmonic governance mode,find out a low cost and high performance,and enterprise also easy to accept the governance mode, from point to area,and gradually promotion.

Key words：harmonic pollution；Matlab simulation；harmonic management [Project]This paper is the Guangxi Zhuang autonomous region provincial scientific research project topics"The Harmonic Management"one of the research report.

0引言

广西壮族自治区崇左市锰矿资源丰富，初步探明储量1.49亿吨，居全国第一。整个网区的电解锰企业众多，在用电过程中会产生大量的谐波注入公用电网，从而导致电网的电压、电流波形发生畸变，电能质量下降，影响客户正常用电。本文以该网区的某典型电解锰企业负荷为例，说明治理这类谐波的方法。

1谐波治理情况分析

目前谐波污染治理的解决方案，无外乎是有源滤波和无源滤波两大类。有源滤波器是利用可控的功率半导体器件，向电网注入与谐波源电流幅值相等且相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的，补偿效果非常理想。但是，有源滤波器的价格却是无源滤波器的数倍，客户不易接受。

无源滤波器的价格则较低，在一些特定情况下，滤波效果也非常理想。它是由电容器、电抗器、电阻器等无源元件组成，对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，达到滤除谐波的作用。

对于任意h次的高次谐波，当滤波器满足h X L=X c/h条件时发生谐振，即可滤除该次谐波。根据上式，当频率低于

h次谐波时（如基波），此时容抗就大于感

抗，滤波器呈现容性。因此，无源滤波器

不仅能消除高次谐波的影响，还能对客户

进行无功补偿，提高功率因数，节约电费。

由于电解负荷是典型非线性负荷，所

以，为了减少谐波，该企业采用了等效12

脉波的整流变压器。它是通过两个6脉波

三相桥式电路组合而成，如图1所示，它

的接线方式为Y/Y/△，二次侧的Y形和△形接线相位差是30°，故使整流的输

出电压在一个周期内脉动12次，可以实现12脉波整流的效果。

图1中的VT1（Y 接线）侧电流的傅立叶级数展开式为：

......)19sin 19

117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--⨯=

t t t t t t t I i d y ωωωωωωωπVT2（△接线）侧线电压比VT1滞后30︒，傅立叶级数展开式为：

......)19sin 19

117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32△+++++++⨯=

t t t t t t t I i d ωωωωωωωπ故两侧合成电流为：

......)13sin 13

111sin 111(sin 34△+++⨯=+=t t t I i i i d y d ωωωπ由上式可见，从理论而言，两个整流桥产生的5、7、17、19……等次谐波相互抵消，注入电网的只有12k ±1（k 为正整数）次特征谐波，谐波种类大大减少，这为选用无源滤波器滤波创造了有利条件。

2Matlab 仿真

2.1

仿真电路