抑制谐波与提高功率因素
电路中的功率因数改善与谐波控制
电路中的功率因数改善与谐波控制电力系统是现代社会的基础设施之一，对于电力质量的要求也越来越高。
功率因数和谐波是两个重要的电力质量指标，对电力设备的正常运行和电网的稳定运行都具有重要的影响。
因此，电路中的功率因数改善和谐波控制成为了电力系统优化的关键问题之一。
一、功率因数的概念和意义功率因数是指电路中有用功与总视在功率之比，用功因数来表示。
功率因数的数值范围在0到1之间，其越接近1，表示电路利用率越高。
而功率因数低，则会导致电网中的电流大、损耗增加、线路过载等问题。
功率因数的改善主要有以下几种方式：1. 采用有功补偿设备，如电容器组，通过并联连接至负载电路，将无功功率由容性电流补偿掉，从而提高功率因数；2. 减少负载电流中的谐波成分，并通过谐波滤波器进行谐波控制；3. 合理设计电路参数，在电路连接时，尽量减少电感元件的使用。
二、谐波的概念和产生原因谐波是电路中频率是基波频率整数倍的一组分量，其存在会引起电流和电压的畸变，从而影响电力系统的稳定运行。
谐波主要是由非线性负载引起的，例如电弧炉、整流装置、变频器等。
谐波控制的原则是尽量减少谐波对电力系统的影响，可以采取以下措施：1. 使用谐波滤波器，通过选择合适的谐波滤波器参数来减小谐波电流，从而实现谐波控制；2. 采用谐波限制器，通过控制非线性负载的使用，限制谐波产生；3. 采用低谐波设计的电力设备，以减小谐波的产生和传播。
三、功率因数改善与谐波控制方法的比较功率因数改善和谐波控制都是优化电力系统的重要手段，但两者在应用上有所不同。
功率因数改善主要关注无功功率的补偿，通过提高电路的功率因数来降低电网的无功功率的占比。
能够有效降低线路损耗、改善电压质量、提高电网的稳定性等方面具有显著的作用。
而谐波控制则主要关注谐波电流的控制，通过减小谐波对电力系统的影响，保证电力系统的正常运行和设备的稳定工作。
谐波控制除了可以采用谐波滤波器和谐波限制器等设备外，还可以通过合理设计和选择低谐波的电力设备来进行控制。
消除谐波危害 提高功率因数
免造成决策失误 ， 给企业带来不必要的损失。 Ｃ 行 业将 会在 “ ＭＳ 十一 五 ” 间有 一个新 的 格局 期 调整 ， 各生产企业应该顾全大局 ， 加强企业间协调 ，
减 少 和 杜绝 恶 性 竞争 ，在 新 的格 局调 整 中 共 同发
展。 收稿日期：０５ １－０ ２０— １３
现有Ｃ 生产装置的企业在进行技改扩建时和准备 ＭＳ 进入这一行业的新建Ｃ Ｓ Ｍ 生产装置的企业 ，在决策
维普资讯
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２０ ０ ６年 第 ４期
数一 ＾裹 １整 流 装 置∞ 大 特 性 谐 波 电 流 值 一ｉ 一∞ ∞ 最
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谐波 次数 为 ｎ ｍ ＋ 的 高次 谐 波 电流称 为 “ ＝ｐ ｌ 特
性谐 波 电流” 整 流 装置最 大特性 谐波 电流如 表 １ ， 。
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摘 要 ：分析 了造成 功 率 因数低 、烧 毁保 护子 系统Ｃ Ｕ板及 离子膜 系统 多次 出现 电 流波动 现 象的 原 Ｐ 因， 并提 出解 决 问题 的相应 对策 。 关键 词 ： 波 ；功 率 因数 ； 谐 措施
中图分类号 －Ｍ４ １ ． ６ Ｔ 文献 标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ９ １ ８ （０ ６ ０ — ０ ７ ０ １０ — ７ ５ ２ ０ ）４ ０ ０ — ２
流和高次谐波 电流 ， 富氏级数分析表明，脉波整 有 Ｐ
流装 置发 生 的高次谐 波 电流及 理论 上 的最大值 由下
式表 示 。
功率因数校正基本原理与谐波概念
功率因数调整和谐波抑制基本原理关键词：正弦波频率（周期）相位交流电电压电流电阻电感电容功率因数谐波1、为什么要调整功率因数？电能的合理应用要求在传输及分配中要尽量限制电网中所有引起电能损耗的因素，其中重要的因素之一就是无功功率。
无功功率因感性负荷所引起，工业以及公共电网上的主要负荷是电阻-电感性的。
电网功率因数调整的目的是通过在某些特定的环节上用超前无功功率来补偿滞后无功功率。
此方法还能避免过高压降及额外的电阻损耗。
将电容器尽可能地靠近电感负载并联于电网，就可产生所需的超前无功功率。
静态电容补偿装置可以减少电网上传输的滞后无功功率。
当网络条件改变时，通过增加或减少单个电力电容器，就可逐步调整所需的超前无功功率来补偿滞后无功功率。
2、功率因数调整的好处☆输配电成本降低：8到24个月即可收回投资成本，功率因数校正降低了系统中的无功功率、功率损耗进而输配电成本也成比例下降。
☆有效的利用设备：功率因数的改善意味着电力设备更经济实用的工作（同样的视在功率具有更高的有功功率）☆改善电压的质量☆减少压降☆优化电缆尺寸：随着功率因数的提高（载流量减小），电缆横截面也因此减小。
或者说，同样的电缆可以传输更多的功率。
☆较小传输损耗：输电线开关装置的载流量减不，假如只有有功部分，这就意味着输电线的铜损得以降低。
3、谐波的概念谐波是频率几倍于50H频率的正弦电压和电流。
谐波是由非线性电压/电流特性的电子负载的操作而引起的，主要谐波源有以下几类：①电力电子装置工业常用有整流、逆变、调压和变频器等。
②电弧炉用于钢铁等行业的交流和直流电弧炉等。
③家用电器如日光灯、电视机、调速风扇、空调、冰箱等。
④高新技术设备现代办公和商用计算机、节能灯、核磁共振设备等发达国家的经验表明，随着科学技术的发展，各种非线性用电设备容量的增长率大大超过电网的发电设备容量的增长率，若不进行有效的谐波控制，供电电压的谐波畸变率可能高达10%。
我国电网已开始遭遇并将迅速面临发达国家当前的谐波局面，即谐波源随着高新技术的发展而猛增，电网电压的畸变率也将上升。
无功补偿在电力系统中的作用与意义
无功补偿在电力系统中的作用与意义无功补偿是电力系统中的重要技术手段之一，其作用与意义广泛应用于电力系统的稳定运行和质量改善。
本文将从三个方面来阐述无功补偿的作用与意义。
一、无功补偿在电力系统中的作用1. 提升功率因数：无功补偿设备能够补偿电力系统中的无功功率，减少无功功率对有功功率的影响，从而提升功率因数。
功率因数是衡量电力系统运行效率的重要指标之一，高功率因数不仅能提高电力系统的运行效率，还能减少线路损耗，降低电流的谐波含量。
2. 调节电压稳定：电力系统运行中，无功功率的变化会导致电压波动，甚至引发电压失稳。
无功补偿能够通过调节功率因数来控制无功功率的流动，进而稳定电压，提高电力系统的可靠性。
3. 抑制谐波：电力系统中的谐波会对电力设备产生负面影响，如降低设备的寿命和运行效率，引发电网冗余和过载等问题。
无功补偿设备能够对谐波进行补偿，抑制谐波的产生和传播，提高电力系统的谐波抗扰能力。
二、无功补偿在电力系统中的意义1. 提高电力系统运行效率：通过无功补偿，能够减少电力系统中的无功损耗，提高有功功率的传输效率，降低线路损耗和电流损耗，从而提高电力系统的运行效率。
2. 降低电力系统负荷：无功补偿设备能够有效控制电压波动，稳定电力系统的运行，减轻系统负荷，提高供电质量。
特别是在大型工业厂短时间启动高功率设备时，无功补偿能够减少电压下降的幅度，降低电网的电压波动，保证电网的供电质量。
3. 降低线路损耗：无功补偿设备能够减少电力系统中的无功功率损耗。
无功功率的流动会产生感性和容性电流，这些电流会导致线路和设备的能量损耗。
通过无功补偿，能够减少这些损耗，降低线路损耗，提高电力系统的能效。
三、结语无功补偿在电力系统中具有重要的作用与意义，其能够提升功率因数，调节电压稳定，抑制谐波，提高电力系统的运行效率，降低负荷和线路损耗。
随着电力系统的发展与智能化技术的应用，无功补偿设备将发挥着更加关键的作用，为稳定供电和提高电力系统的可持续性发挥重要作用。
配电系统的谐波治理方案
配电系统的谐波治理方案配电系统的谐波治理方案随着现代电子设备的广泛应用，谐波问题在配电系统中变得越来越突出。
谐波是指频率是原电源频率的整数倍的电流或电压成分。
谐波会引起各种问题，如电网设备的过载、损坏和功率因数下降等。
因此，为了确保配电系统的正常运行，谐波治理显得尤为重要。
谐波治理方案的核心目标是减少谐波的发生和传播。
下面，我将介绍几种常用的谐波治理方案。
第一种方案是使用谐波滤波器。
谐波滤波器是一种能够从电网中消除谐波的设备。
它通过选择性地吸收或衰减特定频率的谐波，从而将谐波限制在可接受的范围内。
谐波滤波器通常由电容器、电感器和电阻器组成，可以根据谐波频率的不同来选择不同的滤波器。
第二种方案是使用谐波抑制器。
谐波抑制器是一种能够主动抑制谐波的设备。
它通过产生与谐波相位相反的电流或电压来抵消谐波。
谐波抑制器通常由晶闸管组成，可以根据谐波的类型和频率进行调节和控制。
第三种方案是通过改变设备的结构和设计来减少谐波的产生和传播。
例如，在配电变压器的设计中添加谐波抑制装置，可以有效地降低谐波的水平。
此外，还可以采用各种特殊的变压器和电容器等设备来减少谐波。
第四种方案是通过提高配电系统的功率因数来减少谐波。
功率因数是指有功功率与视在功率之比。
当功率因数接近于1时，谐波的水平通常较低。
因此，通过使用功率因数校正装置来提高功率因数，可以有效地降低谐波的水平。
综上所述，谐波治理是保证配电系统正常运行的重要环节。
通过使用谐波滤波器、谐波抑制器、改变设备结构和提高功率因数等方案，可以减少谐波的发生和传播。
这些方案的选择和应用应根据具体的配电系统需求和实际情况来确定。
通过有效的谐波治理方案，我们可以提高配电系统的可靠性和稳定性，确保电力供应的质量和效率。
谐波、谐振的危害及防治措施
谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展，工业生产中对电能质量的要求更高，但由于电能的复杂性和不稳定性，电力企业和电力用户都会面临许多问题。
其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害，它们会对电力系统带来很多问题，同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。
因此，谐波和谐振的危害需要引起我们的重视，有必要采取相应的措施进行防治。
谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波，当电网中出现谐波时，会对电力系统造成很多负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响，使功率因数降低。
功率因数越低，电子设备就越难以正常工作，同时还会导致电能损失和电费增加。
因此，谐波应尽量减小。
2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害，造成设备寿命减少，安全储备降低和可靠性下降，这对生产带来很大的风险和影响。
谐波带来的损害主要包括：•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统（尤其是无线电通信系统）的干扰，影响通信质量。
这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件，使通信信号受到严重干扰，从而影响通信过程的稳定性和可靠性。
谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。
虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现，但当出现谐振时，会对电力系统造成很大的威胁，主要表现在以下几个方面：1. 破坏电力设备谐振波能量巨大，一旦出现谐振，就会对电力设备造成破坏，严重时甚至会导致设备停产，影响生产。
因此，谐振的出现需要引起注意。
2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁，严重时会导致设备火灾、电击事故等。
电力系统中所有的设备，不仅要承受电压和电流的冲击，还要承受谐振波的冲击，如果谐振波过大，会对设备造成严重威胁。
3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性，使电网不稳定，从而引起负荷不均衡、跳闸等故障，进一步危及电网的供电能力和稳定性。
电容电抗器的作用及原理
电容电抗器的作用及原理电容电抗器作为一种重要的电力设备，在电力系统中发挥着重要的作用。
本文将从作用和原理两个方面，对电容电抗器进行详细介绍。
一、电容电抗器的作用电容电抗器主要有两个作用：一是提高电力系统的功率因数；二是抑制电力系统中的谐波。
1. 提高电力系统的功率因数功率因数是指电力系统中有功功率与视在功率的比值，它反映了电力系统的有功功率和无功功率之间的平衡程度。
当电力系统的功率因数低于1时，会导致电网中的电能损耗增加，电力系统运行效率下降。
而电容电抗器可以通过提供无功功率，改善电力系统的功率因数，降低电路中的无功功率流动，减少电能损耗，提高电力系统的运行效率。
2. 抑制电力系统中的谐波电力系统中存在着各种谐波，这些谐波会对电力系统的正常运行造成一定的影响。
而电容电抗器可以通过对谐波电流的吸收和滤波作用，减少电力系统中的谐波电流。
电容电抗器的电容分量可以吸收谐波电流的高频分量，而电感分量则可以滤除谐波电流的低频分量，从而实现对谐波电流的抑制。
通过电容电抗器的使用，可以保证电力系统中的电压和电流波形的纯正，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、电容电抗器的原理电容电抗器是由电容器和电感器两个基本元件组成的。
电容器是一种可以存储电荷的元件，它的主要作用是提供无功功率，改善功率因数。
而电感器是一种可以储存磁能的元件，它的主要作用是抑制谐波电流。
电容电抗器的原理可以用电路理论进行解释。
在交流电路中，电容器对交流电具有阻抗性质，即电容器的阻抗随着频率的增加而减小。
而电感器对交流电具有电抗性质，即电感器的阻抗随着频率的增加而增大。
在电容电抗器中，电容器和电感器的阻抗互相抵消，从而达到提高功率因数和抑制谐波的目的。
电容电抗器的原理还可以用功率三角形进行解释。
在电力系统中，有功功率、无功功率和视在功率之间存在一种特殊的关系，可以用功率三角形来表示。
而电容电抗器的作用就是通过提供无功功率，改善功率三角形的形状，使功率因数接近于1，从而提高电力系统的功率因数。
抑制谐波提高功率因数的几种方法
抑制谐波提高功率因数的几种方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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提高功率因数的方法
提高功率因数的方法
提高功率因数的方法主要有以下几种：
1. 安装功率因数校正装置：功率因数校正装置可以根据电网负载的具体情况，自动调整电路中的电容或电感，并实时监测功率因数，在电网负载变化时进行功率因数的补偿，从而使功率因数接近1。
2. 增加电容器：在电网和负载之间串联连接电容器，以提高功率因数。
电容器能够提供无功电流，并与负载的无功电流相抵消，从而减小了谐波电流的产生，提高了功率因数。
3. 减少谐波污染：谐波污染会降低电网的功率因数。
通过采取一些措施，如选择低谐波的电力设备、增加滤波器等，可以减少谐波污染，从而提高功率因数。
4. 优化负载配置：合理配置负载可以提高功率因数。
将负载均匀分布在三相电网中，避免负载集中在某一相，可以减小无功功率的损耗，提高功率因数。
5. 优化供电系统：供电系统的电缆、变压器等元件的设计和选择也会影响功率因数。
通过合理选择导线、变压器的容量和负载容量匹配等方式，可以减小线路的电阻和电抗，提高功率因数。
总的来说，提高功率因数的方法主要包括安装功率因数校正装置、增加电容器、减少谐波污染、优化负载配置和优化供电系
统等。
根据实际情况，可以综合考虑采取不同的方法来提高功率因数。
谐波抑制和无功功率补偿(王兆安)-第八章
第8章高功率因数变流器第4章、第5章和第7章论述的都是设置补偿装置来补偿无功功率和谐波。
对于作为主要谐波源且功率因数很低的整流器来说，抑制谐波和提高功率因数的另一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波且电流和电压同相位。
这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器[165]。
当功率因数近似为1时可称为单位功率因数变流器。
与设置补偿装置来补偿谐波和无功功率相比，在某种意义上说，本章介绍的改进变流器自身性能的方法是一种更为积极的方法。
采用整流器的多重化来减少谐波的方法是一种传统方法。
用这种方法构成的整流器还不能称之为高功率因数整流器，但是它对减少谐波是很有效的，并因而也使功率因数有所提高，所以在本章加以介绍。
这种方法目前仍在广泛应用。
采用全控型开关器件构成的PWM整流器功率因数可接近1，已在某些领域获得应用，这种电路适用于中等容量的整流器。
带斩波器的二极管整流电路也可得到接近1的功率因数，适用于小功率范围，已在各种开关电源中获得了广泛的应用。
此外，一种新型的矩阵式变频电路正在受到人们的关注。
这种变频器中没有中间直流环节，属于直接变频器，它也是一种高功率因数变流器。
8.1 整流电路的多重化和自换相整流电路将几个桥式整流电路多重联结可以减少输入电流谐波，采用自换相整流电路可以提高位移因数。
此外，在晶闸管多重整流电路中采用顺序控制的方法也可提高功率因数。
如把上述方法配合使用，会产生更好的效果。
8.1.1 移相多重联结[101]整流电路的多重联结有并联多重联结和串联多重联结。
在采用并联多重联结时，需要使用平衡电抗器来平衡各组整流器的电流。
对于交流输入电流来说，采用这两种多重联结方式的效果是相同的，因此这里只叙述串联多重联结时的情况。
采用多重联结不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而可减小平波电抗器。
为了简化分析，下面的论述均不考虑变压器漏抗引起的重叠角，并假设整流变压器各绕组的线电压之比为1:1。
优化输入电流的谐波方法
优化输入电流的谐波方法关于优化输入电流的谐波方法介绍如下：随着电力电子设备在工业、交通和家庭等领域的广泛应用，其产生的谐波问题也越来越突出。
谐波会污染电网，影响设备正常运行，甚至威胁人身安全。
本文将介绍优化输入电流谐波的几种方法，主要包括整流技术改进、多重化技术应用、滤波器的使用、功率因数校正、软启动技术、动态无功补偿、谐波隔离变压器和智能控制策略。
一、整流技术改进整流电路是产生谐波的主要源头之一。
通过改进整流技术，可以有效地降低谐波含量。
其中，采用PWM整流技术是当前研究的热点，它可以对输入电流进行调制，使其接近正弦波。
通过合理地选择调制方式和脉冲宽度，可以实现对谐波的抑制和功率因数的提高。
二、多重化技术应用多重化技术是通过将多个整流器串联或并联，以降低每个整流器的电流和电压应力，同时减小输入电流的谐波含量。
多重化技术可以有效地提高整流器的功率等级，降低谐波畸变率，提高功率因数。
在实际应用中，常见的多重化技术包括二极管整流器和PWM整流器多重化等。
三、滤波器的使用滤波器是抑制谐波的重要手段之一。
根据工作原理，滤波器可分为被动式和主动式两类。
被动式滤波器主要通过电感器和电容器组成的串联或并联电路来滤除谐波，其优点是结构简单、成本低廉，但体积较大，滤波效果受电网阻抗影响较大。
主动式滤波器则通过向电网注入反向谐波电流来抵消原谐波电流，其优点是滤波效果好、体积小，但成本较高，需要实时检测和计算谐波电流。
四、功率因数校正功率因数校正（PFC）是一种用于抑制谐波和提高功率因数的方法。
通过采用PFC技术，可以将输入电流的波形校正为接近正弦波，从而降低谐波对电网的污染。
常见的PFC技术包括Boost电路、Flyback 电路和不对称控制桥（ASCB）等。
五、软启动技术软启动技术是通过在电机启动过程中逐渐增加输入电压的方式，降低启动电流峰值，从而减少由启动电流产生的谐波。
软启动技术可以有效延长电机寿命，减小对电网的冲击。
整流电路的谐波和功率因数
用户供电电 压 (KV)
0.38
电压畸变极 限(％)
５
6或10 35或63 110
４
３
1.5
B.用户单台变流设备接入电网的允许容量
用户供电电 压
(kV)
0.38
6或10
35或63
110及以上
设备型式
不控 半控 全控
不控 半控 全控
不控 半控 全控
不控 半控 全控
=0时：m脉波整流电路的整流电压
和整流电流的谐波分析
1) 整流输出电压谐波分析：
将纵坐标选在整流电压的峰值处，则在-/m~/m区间，整
流电压的表达式为：
ud0 2 cost
对该整流输出电压进行傅里叶级数分解，得出：
ud0
Ud0
bn
nmk
cos nt
Ud0 1
2 cos k
nmk n2 1
五、抑制谐波与改善功率因数
相控变流技术的电力电子装置存在着网侧功率因 数低以及投网运行时向电网注入谐波的两大问题。 采取措施，抑制以至消除这些电力公害是电力电子 技术领域中一项重要的研究课题，也是国内外学者 研究的热门课题。
bn
R2 (nL)2
n次谐波电流的滞后角为：
jn
arctan
nL
R
四、整流输出电压和电流的谐波分析
3） =0时整流电压、电流中的谐波有如下规律：
（1）m脉波整流电压ud0的谐波次数为mk（k=1，2，3...）次，即m的 倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波决定，也为mk次；
（2）当m一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低 次（m次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中 有电感时，负载电流谐波幅值dn的减小更为迅速；
整流电路的PFC
• 忽略电压谐波时
∑I
n=2
∞
2 n
这种情况下：
Q f为由基波电流所产生的无功功率，D是谐波电流 为由基波电流所产生的无功功率， 是谐波电流 产生的无功功率。 产生的无功功率。
三、R、L负载时交流侧谐波和功率因数分析 1. 单相桥式全控整流电路
1）忽略换相过程和电流脉动，带阻感负载，直流电感L为足 够大（电流i2的波形）
五、抑制谐波与改善功率因数 （一）谐波抑制措施 1.增加整流装置的相数 1.增加整流装置的相数 2.装设无源电力谐波滤波器
许多国家都发布了限制电网谐波的国家标 准，或由权威机构制定限制谐波的规定。 国家标准（GB/T14549-93）《电能质量公 用电网谐波》从1994年3月1日起开始实施。 A.电网电压正弦波相电压波形畸变率极限 A.电网电压正弦波相电压波形畸变率极限
用户供电电 压 (KV) 电压畸变极 限(％)
0.38
0.3 cn 2 U2L 0.2 0.1
n=6
n=12 n=18 0 30 60 90 120 150 180
值随α 增大而增大， α =90°时谐波 ° 幅值最大。
α/(°)
•
α 从90°~ 180°之间电路工作于有源 逆变工作状态，ud 的谐波幅值随 α
增大而减小。
三相全控桥 电流连续时，以n 为参变量的与α 的关系
四、整流输出电压和电流的谐波分析
4） α 不为 °时的情况 ） 不为0°时的情况： 三相半波整流电压谐波的一般表 达式十分复杂，给出三相桥式整 流电路的结果，说明谐波电压与 α 角的关系。 以n为参变量，n次谐波幅值（取 标幺值）对α 的关系如图所示：
• 当α 从0°~ 90°变化时，ud的谐波幅 ° °
提高功率因数的实例
提高功率因数的实例
功率因数是电气设备中一个重要的参数，它反映了设备的能效和电能的利用率。
为了提高功率因数，可以采取以下实例：
1. 安装电容器：电容器是一种用于储存电能的设备，它可以改善电路的功率因数。
将电容器安装在电路中，可以有效地降低电路的无功功率，提高功率因数。
2. 优化电路设计：电路的设计也会影响功率因数。
设计合理的电路能够减少无功功率的产生，提高功率因数。
可以通过合理选择电路元件、减小电阻、提高电感等方法来优化电路设计。
3. 惯性负载补偿：惯性负载是指那些在一个周期内不断变化的负载，如电机、变压器等。
对于这些负载，可以采取惯性负载补偿的方法。
通过在电路中添加惯性负载补偿装置，可以减少无功功率的产生，提高功率因数。
4. 降低谐波：谐波是指频率为基波频率的整数倍的电信号，它会增加电路中的无功功率，降低功率因数。
为了降低谐波，可以采用谐波滤波器、变压器等设备。
通过以上实例，可以有效地提高功率因数，提高电气设备的能效和电能的利用率。
- 1 -。
电路中的功率因数与谐波
电路中的功率因数与谐波在电路中，功率因数和谐波是两个重要的概念，它们对电路的稳定性和效率有着直接的影响。
本文将深入探讨电路中的功率因数与谐波的关系，并分析它们对电路性能的影响。
一、功率因数的定义与作用功率因数是指实际功率与视在功率之比。
实际功率是电路中真正执行有效功率的部分，而视在功率则是电路中总功率的大小。
功率因数可以用来反映电路的效率和能源利用率。
在交流电路中，功率因数的范围是-1到1之间。
当功率因数为1时，说明电路中的实际功率等于视在功率，电路效率最高。
而当功率因数接近-1或1时，说明电路中存在较多的无效功率，电路效率较低。
因此，提高功率因数可以有效提高电路的效率和能源利用率。
二、功率因数与谐波的关系谐波是指电路中含有频率为基频整数倍的波形成分。
当电路中存在非线性元件时，谐波会被引入电路中，导致电流和电压的波形失真。
谐波对电路中的功率因数有明显的影响。
谐波会使电路中的功率因数下降。
这是因为在包含谐波的情况下，电路中的视在功率会增大，而实际功率保持不变。
因此，功率因数的数值变小。
三、功率因数改善与谐波滤波技术为了改善功率因数并减少谐波的影响，人们提出了许多谐波滤波技术。
谐波滤波技术可以有效降低电路中的谐波含量，提高功率因数。
1. 谐波滤波器谐波滤波器是一种专门用于过滤谐波的装置。
它采用滤波电路来抑制谐波，使电路中的功率因数得到改善。
谐波滤波器的设计需要考虑谐波频率的特点和电路的实际需求。
2. 有源功率因数校正技术有源功率因数校正技术利用了控制器和逆变器的相互作用，通过对逆变器的电流进行调整，来提高功率因数。
有源功率因数校正技术可以有效地校正功率因数，降低谐波含量。
3. 电容器补偿技术电容器补偿技术是一种常见的功率因数校正方法。
它通过连接电容器到电路上来补偿谐波，提高功率因数。
电容器的选择和连接方式需要根据电路的具体情况和需求进行。
四、结论功率因数和谐波是电路中两个重要的概念，它们对电路的效率和稳定性有着直接的影响。
光伏逆变器的谐波抑制与功率因数优化
光伏逆变器的谐波抑制与功率因数优化光伏逆变器是将太阳能光能转化为交流电能的重要设备，广泛应用于太阳能发电系统中。
然而，光伏逆变器在运行过程中存在谐波产生和功率因数低的问题，这会导致电网电压失真、设备损坏，甚至影响发电系统的稳定性和效率。
因此，谐波抑制和功率因数优化成为光伏逆变器设计与研究的重要方向。
首先，我们来谈谐波抑制。
光伏逆变器在光伏系统中起到将直流电能转换为交流电能的关键作用。
然而，由于光伏电池的工作特性和光照条件的变化，光伏逆变器输出的交流电存在谐波成分。
谐波会导致电压和电流的波形失真，给电网和其他电器设备带来不利影响。
为了解决光伏逆变器谐波问题，可以采用滤波器来对谐波进行抑制。
滤波器是一种通过选择合适的响应频率的电路，将不需要的频率成分滤除的装置。
在光伏逆变器中，可以使用谐波滤波器对逆变器的输出进行滤波处理，抑制谐波的产生。
常见的谐波滤波器包括电感滤波器、电容滤波器和谐振转移型滤波器等。
另外，采用多电平拓扑的光伏逆变器可以实现更好的谐波抑制效果。
多电平拓扑光伏逆变器通过增加逆变器的电平数，可以提供更多的电压级别，从而减小逆变器输出波形的谐波含量。
常见的多电平拓扑包括多电平逆变器、多电平谐振逆变器和多电平开关逆变器等。
除了谐波抑制，功率因数优化也是光伏逆变器设计中需要考虑的重要问题。
功率因数是交流电系统中衡量有功功率和视在功率之比的参数。
功率因数越接近1，说明逆变器对电网负载的有功功率提供能力越强。
而功率因数低则会导致无效功率的增加，浪费能源同时也增加了负载电网的压力。
提高光伏逆变器的功率因数可以采用功率因数校正技术和谐波消除技术。
功率因数校正技术主要通过合理设计电路拓扑和控制策略，使逆变器输出尽可能接近正弦波，减小谐波成分，从而提高功率因数。
谐波消除技术则是通过滤波器来去除逆变器输出中的谐波成分，降低电网的失真，进而改善功率因数。
此外，利用电容来实现功率因数优化也是一种常见的方法。
在光伏逆变器中，电容可以被用来储存电能，并在需要时释放。
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抑制谐波与提高功率因素
2015109218何源达一、抑制谐波分量的方法
（1）加装LC滤波器
供配电系统中加装电抗器L与电容器C组成LC调谐滤波器，即可补偿无功功率，又可吸收谐波。
缺点是只能补偿固定频率的谐波，且易和系统中其他频率谐波发生谐振，导致谐波放大。
（2）设置有源的谐波器（APF）
它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯粹的正弦波。
这种滤波设备的工作靠数字信号处理(DSP)技术来控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
因为设备是与供电系统并联工作的，它只控制谐波电流，基波电流并不流过该滤波器。
（3）装用D，yn11接法的隔离变压器
其一次为三角形联结，3的奇次倍谐波在原边绕组内形成环流，不至于将谐波电流注入公共电网造成污染。
此外，D,yn11联结组别变压器还能提供更小的零序阻抗，有利于切除单相接地故障。
（4）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。
（5）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。
PwM技术的优点是在载波频率高时，输出中所含低次谐波分量很小，从而提供了功率因数。
目前被采用的PWM技术有最优脉宽调制(OPWM)、改进正弦脉宽调制、△调制、跟踪型PWM和自适应PWM控制等。
（6）采用多电平变流技术
也称整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。
重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。
该方法用于桥式整流电路中，不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值。
如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。
（7）限制整流设备的容量
系统短路容量与所供电的整流器容量之比称为短路比，一般而一言，短路比愈大，允许注入的谐波电流越大。
因此，在进行报装审批时，应该根据系统短路容量的大小来限制新接入的非线性负荷的容量。
（8）在整流电路中串接电抗器
整流电路内部的感抗越大，则换流时间越长，电流波形变化越缓慢，因此，在整流电路中串接适当的电抗器也可以减少高次谐波电流。
（9）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。
当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。
可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
（10）装设静止无功补偿装置
在网侧投入无功补偿装置是用来补偿由谐波造成的无功功率，从而提高功率因数。
另外，无功补偿装置中通过电感和电容的合理设置，可在某次频率点产生谐振，即可对该频率的谐波实现滤波。
可有效减少波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。
二、提高负载功率因数的方法
提高自然功率因数，就是不添置任何补偿装置，采取措施来减少供电系统中无功功率的需要量。
它不需增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。
在不进行任何人工补偿之前，首先从提高自然功率因数着手，能收到既节电又减少开支的效果。
其主要有:
(1)正确选用异步电动机的型号与容量
合理使用电动机;选择电动机既要注意机械性能,又要考虑电器指标。
若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗,又使功率因数和效率都显著恶化。
故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确的合理的选择电动机的容量。
提高异步电动机的检修质量。
异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的今隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数。
只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给企业的无功功率,从而提高企业的功率因数。
异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子
绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。
调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。
合理选择配变容量，改善配变的运行方式。
对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。
正确选用异步电动机，使其额定容量与所带负载相配合，对于改善功率因数是十分重要的。
在选型方面，要注意选用节能型，淘汰高能耗的电动机，并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求，选用不同的型号。
电动机的效率n与功率因数COSO 是反映电动机经济运行水平的主要标，都与负载率p有密切关系。
GB/T12497-90对三相异步电机三个运行区域规定如下:
当负载率p在70%-100%之间时，为经济运行区;
当40%s p s70%时,为一般运行区;
当p<40%时，为非经济运行区。
因此要防止“大马拉小车”，减少负载的无功消耗，使其尽可能在满载下运行，达到提高自然功率因数的目的。
(2)根据负荷选用相匹配的变压器。
电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关，若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3-5%;若变压器轻下降达11-18%,载运行，当负荷小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济，一般应在60%一70%比较合适。
为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器一般不宜作轻载运行。
当电应当更换成容量较小的变压器。
根据变压器的最佳力变压器负荷率小于30%时，负载系数合理选用变压器，将变压器进行更换及调整，在负载小的时候切除部分变压器，这样可以减少无功功率的需求量，使自然功率因数得到提高。
(3)保证电动机的检修质量。
异步电动机定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功功率的主要因素。
当定转子间气隙增大或定子线圈减少时都会使励磁电流增大,从而增加向电网吸收的无功功率而使功率因数降低，因此要提高检修质量,保证电动机的结构参数和性能参数。
(4)对于容量较大且又不需要调速的电动机，应尽量选用同步电动机。
通过调节励磁电流处于过励状态,使其功率因数COS的相位角变为超前(即成为感性负载),这样同步电动机不仅不会吸收无功功率,而且还可向电网输出无功功率,以补偿其他感性负载的无功功率要求，达到提高功率因数的目的。
通常对低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机，宜采用同步电动机组,如轧钢的电动机组、水泵等设备。
这些设备采用同步电动机为原动机时,球磨机、空压机、鼓风机、而且停其容量一般在250KW以上环境与启动条件均能满足同步电动机的要求，歇时间较少，因此对改善功率因数能起很大作用。