1。2 谐波问题及危害
上文已经说过,由于越来越多的电力电子技术相关的设备的使用,大量的谐波由此产生。由电力电子装置产生的谐波俨然成为了目前一直危害着电网系统安全与稳定的“大蛀虫”。谐波会让接入电网中的元件产生多出来的谐波损耗还有元件的压降,这会使系统用电的效率降低,谐波会造成击穿,甚至会在民用电网中出现火灾的情况。目前的电器产品基本上都是高功率半导体开关器件和各种开关电源,如空调,洗衣机,电灯,电脑,电视等,虽然这些家用电器的谐波电流比较小,但总体数量十分多,就拿南方夏天来说,所有电器都会用得特别多,为用电高峰期,该时期会使公用电网产生的谐波格外突出,这不仅使电网设备难以正常工作,也使电源系统严重超出额定电流,使电源系统不能正常运作输送,谐波不仅仅增加了额外的损失,还使设备的利用率及效率达不到额定水平[5]。对电器也会产生很大影响,具体如下:
1)对旋转电机的影响:由于电机中的大部分负载是电动机,所以最会收到谐波危害的结垢就是电动机,谐波会让电机寿命大幅度地缩短。不仅如此,产生的谐波还会让出现蒸汽涡轮机叶片疲劳循环的现象。论文网
2)对变压器的影响:会增加系统中变压器附加损耗,是变压器寿命变短,系统使用时长变短。
3)对输电线路的影响:因为线路中的电阻会随着频率的增加而反生频率特性阻抗变大的特性,这会导致系统中性超载,对接入电网的电器的损害也特别大,更有甚者,会造成绝缘击穿事故。
4) 对电力电容器的影响:会增加电容器的附加损耗,从而加快电容器的老化速度,这会缩短电容器的寿命,并且还很有可能产生电力事故。不仅如此,谐波的存在还会导致电容器发热过快,使得系统不能正常运行[6]。
1。3 谐波的抑制方法
目前社会上最常见的抑制谐波的方法一般有如下几种:
1)移动谐波源至短路容量大的高电压等级,但是这种做法实现难道高,耗费资金大。
2)混合型滤波器抑制方案,即在交流输入网侧加入谐波补偿装置,滤掉或补偿掉谐波源所产生的谐波。目前滤波或谐波补偿装置大致有如下几种:
a)使用LC 调谐的无源滤波器,使用这种方法有很多优点,首先的是可以实现补偿电路中产生的谐波,不仅如此,还可以补偿无功功率。随着相关研究的多年投入,此技术已经发展到非常成熟的状态,并且可以以低成本量产此结构了,这无疑是市面上最常见的滤波方法之一。
b)使用串联型有源滤波器,这个补偿方案的基本原理是:首先跟踪检测负载电流中的谐波分量,得出该分量数据后在电路中注入一个与该数据幅值相同、相位相反的谐波电流,使线路中的谐波发生相反的作用,而达到消除谐波的目的。具体方法是在电网和谐波源的中间通过一个耦合变压器串联一个串联型有源滤波器来实现实时监测谐波,及时产生相反的谐波,最后使负载电压维持正弦波波形的状态的功能。
c)以串联方式联接无源和有源滤波器。这个系统能同时实现抑制谐波与提高无源滤波器的性能并的功能,不仅能抹掉无源滤波器的缺点,更能发挥其对谐波抑制的优点[7]。
除此之外,此系统最重要的关键点的有两个,一是基波或谐波的跟踪检测,二是电流的跟踪控制。
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