諧波控制原理-雷神電氣

2020-08-18 11:47:11

1周內(nèi)電壓THD的變化
諧波失真是由電力系統(tǒng)中的非線(xiàn)性設(shè)備引起的。非線(xiàn)性器件是其中電流與施加的電壓不成比例的器件。所有電源系統(tǒng)都會(huì)在一定程度上出現(xiàn)諧波失真。

從根本上講，只有在諧波成為問(wèn)題時(shí)才需要對(duì)其進(jìn)行控制。諧波失真在電力系統(tǒng)上并不是新現(xiàn)象。

在交流電力系統(tǒng)的發(fā)展歷史中，對(duì)失真的擔(dān)憂(yōu)已消退并流傳了許多次。

諧波問(wèn)題的三種常見(jiàn)原因：

1.諧波電流的來(lái)源太大。

2.電流流經(jīng)的路徑（電氣）過(guò)長(zhǎng)，從而導(dǎo)致高電壓失真或電話(huà)干擾。

3.系統(tǒng)的響應(yīng)將一個(gè)或多個(gè)諧波放大到了無(wú)法忍受的程度。

出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，用于控制諧波的基本選項(xiàng)是：

1.減少負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流。

2.添加濾波器以虹吸系統(tǒng)中的諧波電流，阻止電流進(jìn)入系統(tǒng)或在本地提供諧波電流。

3.通過(guò)濾波器，電感器或電容器來(lái)修改系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。

減少負(fù)載中的諧波電流

現(xiàn)有的負(fù)載設(shè)備通常無(wú)法采取什么措施來(lái)顯著減少其產(chǎn)生的諧波電流，除非對(duì)其進(jìn)行了誤操作。通過(guò)將施加的電壓降低到正確的范圍可以使過(guò)勵(lì)磁的變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行，但電弧放電設(shè)備和大多數(shù)電子功率轉(zhuǎn)換器仍被鎖定在其設(shè)計(jì)特性范圍內(nèi)。

PWM驅(qū)動(dòng)器直接從線(xiàn)路上為直流總線(xiàn)電容器充電而沒(méi)有任何故意的阻抗，這是一個(gè)例外。串聯(lián)增加一個(gè)線(xiàn)路電抗器或變壓器將大大減少諧波，并提供瞬態(tài)保護(hù)優(yōu)勢(shì)。

變壓器連接可用于減少三相系統(tǒng)中的諧波電流。在工廠負(fù)載中將6脈沖功率轉(zhuǎn)換器的一半相移30°可以通過(guò)顯著降低5次和7次諧波來(lái)近似12脈沖負(fù)載的好處。三角形連接的變壓器可以阻止零序諧波（通常為三次）流過(guò)線(xiàn)路。鋸齒形和接地變壓器可以使三線(xiàn)組離線(xiàn)。

采購(gòu)規(guī)范可以通過(guò)懲罰高諧波含量供應(yīng)商的投標(biāo)來(lái)預(yù)防諧波問(wèn)題。這對(duì)于高效照明等負(fù)載尤為重要。

篩選

并聯(lián)濾波器通過(guò)將諧波電流短路到盡可能接近失真源的方式工作。這樣可以將電流排除在電源系統(tǒng)之外。由于經(jīng)濟(jì)原因，這是常用的濾波類(lèi)型，因?yàn)樗矁A向于校正負(fù)載功率因數(shù)并消除諧波電流。

另一種方法是應(yīng)用一個(gè)串聯(lián)濾波器，以阻止諧波電流。這是一個(gè)并聯(lián)調(diào)諧電路，可為諧波電流提供高阻抗。它不經(jīng)常使用，因?yàn)樗茈y絕緣并且負(fù)載電壓非常失真。一種常見(jiàn)的應(yīng)用是在接地星形電容器的中性點(diǎn)，以阻止三次諧波的流動(dòng)，同時(shí)仍在基頻上保持良好的接地。

有源濾波器通過(guò)將電流的諧波分量以電子方式提供給非線(xiàn)性負(fù)載來(lái)工作。

修改系統(tǒng)頻率響應(yīng)

有多種方法可以修改系統(tǒng)對(duì)諧波的不利響應(yīng)：

添加一個(gè)并聯(lián)濾波器。這不僅會(huì)在系統(tǒng)上分流出麻煩的諧波電流，而且還會(huì)（通常但并非總是）完全改善系統(tǒng)的響應(yīng)，從而改善性能。

添加一個(gè)電抗器使系統(tǒng)失諧。系統(tǒng)電感和并聯(lián)功率因數(shù)校正電容器之間通常會(huì)產(chǎn)生有害的諧振。電抗器必須加在電容器和供電系統(tǒng)電源之間。一種方法是簡(jiǎn)單地將電抗器與電容器串聯(lián)，以移動(dòng)系統(tǒng)諧振，而無(wú)需實(shí)際調(diào)節(jié)電容器以創(chuàng)建濾波器。另一個(gè)是增加電抗。

更改電容器尺寸。對(duì)于公用事業(yè)和工業(yè)客戶(hù)而言，這通常是較便宜的選擇之一。

將電容器移至系統(tǒng)上具有不同短路阻抗或更高損耗的一點(diǎn)。當(dāng)新的銀行引起電話(huà)干擾時(shí)，這也是公用事業(yè)的一種選擇-將銀行移動(dòng)到支線(xiàn)的另一個(gè)分支可以很好地解決問(wèn)題。對(duì)于工業(yè)用戶(hù)而言，這通常不是一個(gè)選擇，因?yàn)殡娙萜鞑荒芤苿?dòng)得足夠遠(yuǎn)以至于無(wú)法發(fā)揮作用。

拆下電容器，只需接受較高的損耗，較低的電壓和功率因數(shù)損失即可。如果技術(shù)上可行，這有時(shí)是較佳的經(jīng)濟(jì)選擇。