当前课程知识点：供配电技术 > 第五章 电能质量与电能节约（上） > 5.3 电网高次谐波及其抑制 > 5.3电网高次谐波及其抑制
同学
你好
今天要讲解的内容是电网高次谐波
及其抑制
首先来看一下高次谐波及其危害
由于供电系统中存在着非线性元件
或者负荷
即使供电电源是正弦波
其电流的波形也会偏离正弦波而发生
畸变
畸变的电流
波形是由一系列不同频率的正弦波
叠加而成
与电源频率相同的
称为基波
其他项称为谐波
谐波频率是基波频率的整数倍
比如二次谐波
它的频率是100Hz
三次谐波频率是150Hz等
高次谐波的产生主要是由于供电系统
中存在着各种非线性元件
例如气体放电灯
变压器的励磁电流
电弧炉 电焊机 电解 电镀等
都会产生谐波
并且其中大容量的整流设备
产生的高次谐波就更为突出了
是造成电网谐波的主要因素
高次谐波对供电系统危害是很大的
主要对于网侧功率来说
可以使网测功率因数降低
并且会注入谐波电流
这是它的危害
具体可以从以下几个方面来
总结一下
第一
就是高次谐波会使供电系统的电压和电流
波形发生畸变
致使电能品质变坏
第二就是电气设备的铁损有所增加
造成电气设备过热
降低了正常的出力
另外高次谐波会使电容器和电缆发生过热
而损坏
第四就是高次谐波会使电力线路的
电压损失和电能损失增加
并且使感应式电能表计量不准
最后
高次谐波会使供电系统发生电压
谐振
引起线路过电压
使电气设备绝缘击穿
第七是高次谐波
会造成供电系统的继电保护和自动装置
发生误动作
高次谐波还会使附近的通讯设备和
通讯线路产生信号干扰
因此不论是从保证供电系统的安全经济
运行
还是保证用户电气设备的安全来看
对谐波造成的危害和影响必须
加以抑制
接下来看一下高次谐波的
抑制技术
对高次谐波抑制的方法有很多
其中用的最多的 传统的抑制谐波
电流的方法有以下几种
第一个是增加整流器的相数
增加整流器的相数是抑制高次谐波
最基本和常用的方法
具体的做法
可以在同一个整流变压器的铁芯上
采用不同接法的两个二次绕组
以实现六相整流
或者用两台变压器
每台变压器的二次绕组采用不同的接法
以实现十二相整流
还可以使用整流
变压器的主绕组加附加
绕组的曲折接线方法形成多相整流
例如可以形成三十六相整流
四十八相整流等等
第二种传统的抑制谐波的方法是
设置谐波滤波器
谐波滤波器一般由电力电容器
空心电抗器和电阻器组合而成的
一个典型的滤波器的接线方式
如下图所示
这是一个典型的滤波器的接线
它包括两部分
单调谐滤波器和
高通滤波器组成
图a是单调谐滤波器
假设ω1为额定工频角频率
当mω1L等于1/mω1C时
这时N次谐波就可以
顺利的通过R进行分流
使注入电网的N次谐波大为降低
图b是高通滤波器
它是一种补偿型的 低功耗的滤波器
当ω1L等于1/ω1Cd时
基波电流几乎全部通过
CdL这条支路 以达到降低能耗的目的
当谐波从某一个N次谐波开始
滤波回路对他阻抗就很小
高次谐波就宜于通过滤波器
从而滤去大量的高次谐波
滤波器在三相系统中
宜接成星形
这样可以避免其中一相电容器故障
击穿时引起相间短路
电抗器接在电容器后边的低压侧
这样可以使电容器的外壳承受
较小的对地电压
滤波装置多连接在高次谐波
发生源或者是高次谐波电流较严重的地方
谐波装置与谐波源是并联的关系
进行谐波抑制的第三种传统方法是
尽量设法使整流装置运行在控制角
α比较小的情况下
第四种可以利用有源滤波技术
随着电力电子技术的发展
新型的有源滤波装置
也就是谐波抵消装置得到了应用
有源滤波装置的特点是
采用一台滤波装置可以抑制多种高次
谐波
当高次谐波电流某些时候超出装置
容量时
仍可以保持在额定功率下继续运行
第三个特点就是具有保护的功能
便于维护
进行
滤波的或者谐波抑制的
第二种方法
可以采用场控高频自关断器件
目前由于场控高频自关断器件的迅速发展
可以利用它来减少谐波电流的目的
基本思想就是放弃传统的相控整流方案
代之以高频调制原理
然后通过适当的控制策略
使电网电流遵循正弦波变化规律
首先来看第一种
单向不可控
整流电路的谐波电流的抑制
对于不可控整流电路
其输出端通常接有大容量的滤波器
此时整流电路的输入端电流
的波形成一个断续的脉冲状
如图a所示
为了解决这个问题
可在不可控整流电路中
输出端加上升压斩波电路
同时配以适当的控制
就可以得到图b和图c的电网
电流波形
其中采用电压和电流双闭环控制策略
的电网
它的电流波形已经非常接近于正弦波
也就是这个图 这一个双闭环的
这种技术已经在电子镇流器和小型
开关电源中实施
接下来看另外一种方法
三相可控整流电路的电网谐波电流的
抑制
当三相可控整流电路中的开关器件
采用自关断器件时 并使用的调制
频率提高到10~20kHz
通过适当的控制策略
就可以大幅度的削减电网电流当中的谐波
成分
从而使其波形接近于正弦波
我们常用的这种三相可控整流电路
一般用的是IGBT 利用这种自关断
器件IGBT 可以实现
第三种方法是整流管与电容
组合的方法
利用该方法
可以使电网电流变成接近连续的阶梯波
也能在一定的程度上达到抑制电网
谐波电流的目的
上述方法目前还仅限于中小功率的
领域
但是它有着很大的发展潜力
值得我们研究和开发
关于电网高次谐波的抑制技术
就讲到这里
谢谢
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