谐波抑制

被动抑制
一、电网及公共联接点的谐波抑制
电网及公共联接点的谐波抑制目前主要通过无源滤波器或静止无功补偿器来实现, 其原理与变流器交流侧谐波抑制方法相同, 只是功率等级较高, 并且并不是针对设备, 而是对电网总体上的补偿。

静止无功补偿器
二、变流器交流侧的被动型谐波抑制方案
交流侧的谐波抑制属于被动型抑制方案, 主要可以分为: 无源滤波器方案、有源滤波器方案和混合滤波器方案三大类。

由于此处的滤波器直接与电网相连, 因此设计时应考虑到邻近的谐波源对滤波器的影响、系统参数对滤波器的影响、后续变流器负载对滤波器的影响。

SVC（静止无功补偿器）：
可控饱和型
自饱和电抗型
还有可控硅控制电抗器型，可控硅投切电容器型，可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型
SVG（静止无功发生器）：
主动抑制
1. 1 无源滤波器( PPF)
LC 滤波器是传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。

图1 是一个用并联无源滤波器滤除谐波的典型电路。

一个串联的LC 滤波器并联在整流桥入端, 其谐振频率,应和电路的主要高次谐波频率相等。

为了防止电网电压中的谐波电压在滤波器中产生较大的谐波电流,
在入端串联一个电感L 1 。

图1 LC 并联无源滤波器
图2 是一个LCR 网络串联在入端滤除谐波的电路。

LRC 并联网络的谐振频率和电网主要高次谐波频率相等,
阻止变流器的主要谐波电流流入电网。

无源滤波方案是目前采用最为广泛的谐波抑制手段,
其成本低、技术成熟, 但存在以下缺陷:
(1) 谐振频率依赖于元件参数, 因此只能对主要谐
波进行滤波, LC 参数的漂移将导致滤波特性改变, 使滤
波性能不稳定。

(2) 滤波特性依赖于电网参数, 而电网的阻抗和谐
波频率随着电力系统的运行工况随时改变, 因而LC 网络
的设计较困难。

(3) 电网的参数与LC 可能产生并联谐振使该次谐波
分量放大, 使电网供电质量下降。

(4) 电网中的某次谐波电压可能在LC 网络中产生很
大的谐波电流。

2 .1 有源滤波器( APF)
用有源电力滤波消除谐波的思路可以追溯到20 世纪70 年代SasakiH 和MachidaT 等人提出的用磁补偿消除谐波的方法。

1976 年GyugyiL 等人提出了用大功率晶体管
PWM 变换器构成APF, 并正式提出有源滤波的概念。

有源电力滤波器的思路也是给谐波电流或谐波电压提供一个在谐振频率处等效导纳为无穷大的并联网络或等效阻抗无穷大的串联网络, 因此可以分为并联有源滤波器和串联有源滤波器。

其基本结构是一个DC /AC 逆变桥与或一个谐波注入电路。

按照PWM 逆变电路直流侧电源的性质又可以分为电压型有源滤波器及电流型有源滤波器。

(1) 并联有源电力滤波器。

1986 年AkagiH 提出用并联有源电力滤波器消除谐波的方法, 示意图见图 3 。

这种装置相当于一个谐波电流发生器, 它跟踪负载电流中的谐波分量, 产生与之相反的谐波电流, 从而抵消线路中的谐波电流。

通过不同的控制作用, 可以对谐波、无功、不平衡分量等进行补偿, 因此功能很多, 联接也方便。

但是, 由于电源电压直接加在逆变桥上, 对开关器件电压等级要求高; 负载谐波电流含量高时, 这种有源滤波装置的容量也必须很大, 因为兼具大的补偿容量和宽的补偿频带比较困难, 所以它只适
合于电感型负荷的谐波补偿; 开关引起的谐波电流将影响电路中的PPF 或电容器的滤波特性, 若利用LC 网络吸收这部分高次谐波, 由于LC 网络受电网参数的影响, PWM 逆变器输出的谐波频带又很宽, 所以LC 网络难以设计。