(2)谐波会对各类电气仪器的正常运行有影响。对电机的谐波影响不仅造成额外的损耗,而且会产生机械振动,噪声和过电压,让变压器部分严重过热。谐波令电容器,电缆等装置过分发热,绝缘老化,寿命减短以及损伤。
(3)谐波可以在公共电网中导致部分并联谐振和串联谐振,让(1)和(2)的谐波放大增添了危害,造成严重事故。
(4)谐波可引起继电保护和自动装置故障,电气测量仪器测量错误。
(5)谐波会滋扰邻近的通信系统,出现噪声,减弱通迅质量;甚至会丢失信息,令通迅系统不能正常工作。
中国于20世纪80年代就编制了相应的谐波标准,只是因为技术水平还没有得到严格施行。如今,电力谐波控制已经变成我国电气工程领域解决重大课题的难题。
1。2 谐波治理
可以从两方面着手来减小谐波影响[2]:一是从谐波源出发,减少谐波的产生;二是安装滤波装置。
1。2。1 谐波源治理来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766
最近几年,伴着各类电力电子装置的广泛应用,在电力系统中,可控和不可控整流器的应用越来越常见。这种整流器在带大电感负载时电流类似为方波,带大电容负载时电流是尖脉冲,令电力系统中的电流发生严重的失真,变成电力系统中的主要谐波源,亦是治理的重心。对于这种整流器来降低谐波,提高功率因数的举措,有很多的文献报道,且开发低谐波整流器依旧是一大研究的热点。高功率因数变流器在不同容量下主要采用的技术如图1-1所示。
图1-1高功率因数变流器技术
令电力电子本身不产生谐波是一种可以有效降低电力系统谐波的正谐波控制措施。然而,因为电力系统的复杂性和谐波源本身的工作机制,不可能绝对清除电力系统的谐波。因此,有必要有效地过滤或补偿电网的谐波。
1。2。2 谐波抑制与补偿
管制谐波的传统办法是使用LC无源电力滤波器(passivepowerfilter,PPF)。无源功率滤波器通常依照谐振原理工作。具有结构简单,一次性输入少,运行成本低,特殊谐波效应显着吸收,补偿无功功率等优点。但是因为结构原因,在应用中很难克服以下难点[3]:
(1)只能抑制根据设计要求规定的谐波成分,有时因为谐波分量较高,还必须增加滤波器个数,这将增加整个滤波器的成本和体积。
(2)谐波过大也许会导致无源电源滤波器超载,损害器材。
(3)电网结构,工作条件和电力频率波动很影响它的滤波特性,因此很难获得理想的滤波效果。
(4)用于特殊谐波或系统阻抗和频率变化时,可能和电源阻抗并联,产生“谐波放大”,令电路不能正常工作。
(5)可能和电力系统串联谐振,导致电压失真,并向无源电力滤波器产生额外的谐波电流,进而影响它的滤波效果。
无源电力滤波器的以上缺点,令它难以达到现代电力系统的合格要求。
2 有源电力滤波器
2。1 有源电力滤波器发展史
有源电力滤波器从提出到实际运用,已经经历了如下几个阶段:基本原理的提出和概念的形成;80年代快速发展;80年代末至今持续发展。
1969年,B。M。Bird和J。F。Marsh的论文中介绍了一种通过将三次谐波电流注入到交流电源来改善电源电流波形并减少电源中的谐波的方法,被认为是有源滤波器思想的诞生。1971年,日本的H。Sasaki和T。Machida充分描写了APF的基本原理。1976年,美国西屋电气公司的L。Gyugyi与E。C。Strycula提出了具有脉宽调制控制的有源电力滤波器,确立了主电路的基本拓扑结构与控制方式,阐述了有源电力滤波器是理想的谐波电流发生器,还商讨了实现方法和对应的控制原理,为有源电力滤波器确立了基础。但是,20世纪70年代时,因为缺乏大功率可关断器件,有源电力滤波器除了少量实验室研究外,差不多没有一点进展[4]。