微网中变流器谐波的抑制研究

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1、微网中变流器谐波的抑制研究高峰梅杰（湖北工业大学工程技术学院实验中心，湖北武汉430068）摘要：当前世界上电力网络系统的建设重点在于智能化，而微网以其特有的高度集成性以及灵动操控性特点，成为了智能化电力网络中一个必不可少的组成部分。但在微网中由于变流器运行而产生的非线性负荷，即常说的“谐波”对智能化电力系统的整体来说是种污染。为了行之有效的来消除或降低谐波对微M造成的危害，对微网中变流器谐波抑制这个课题的研究就变得迫在眉睫。关键词：谐波抑制；电力微网；微网优化；谐波理论研究将电力微网中产生的电力

2、谐波比做“污染”并非夸张的方式，因为IEC（即国际电工委员会）曾以“谐波对电力设备造成的危害”为调查课题进行了系统的调查研究，最终得出的结果表明，谐波对变流器（及器相关设备）的正常运行有着严重影响，而且会增大工作误操作的几率（原因是造成电压/流/度表的度数误差），同时，由于谐波电流会令设备的温度持续提高，直接影响到设备的使用寿命（对电容器、电缆线路的损害尤为严重）。乂因为微网的特殊运行状态的关系，使得其对谐波抑制的要求要远远高于其他配电系统。所以，我们首先要来分析一下：1谐波抑制对微网运行状态的现

3、实意义。要对这个问题进行分析，我们首先要了解一下微网的工作运行模式。常规的微网运行基木处于孤岛模式、网络联结模式（简称为网联模式）以及相互切换模式三种运行模式之间。1.1孤岛模式下谐波抑制的意义。在此模式下，微网需要保持相对独立的频率及电压，但微网的结构特点使得它无法象传统大型电力网络那样通过大型发电机的惯性以及对无功功率的调控来保持功率和电压；同时，微网中电子电力设备的相互联结都是通过大量的联结接U实现的，抗过载性能极差，可以说是将谐波产生的危害进行了无限度的放大。1.2网联模式下谐波抑制的意义

4、。在此模式下，要求微网与主电网进行连接操作，通过微网进行运行稳定维护、处理故障承载力、电压或频率的相关调节等辅助控制。而进行这些操作的前提条件，就是微网自身的稳定运行，而谐波污染正是破坏微网稳定性主要因素。1.3相互切换模式下谐波抑制的意义。在此模式下，微网的主要工作是如何与主电网进行同步化，因为无论从孤岛模式切换到网联模式还是反之进行，都会由于负荷或电能出现较大的逆差而造成整体系统瞬吋性的不稳定，这种逆差也同时会由于谐波污染而放大。2微网中变流器谐波的产生机理分析微网中变流器产生的电流谐波量计算

5、公式为：通过上式（1）中可看出（nωm+nωc）处的谐波分量频率就是im,也就是微网中变流器所产生的电流谐波量。因为载波频率fc=ωc/2π要远远人于调制波频率fm=ωm/2π（m为偶数），所以可得出结论fc偶数倍频率处即是谐波分量的分布处。又因为载波频率fc具有周期性，其倍数频率处的离散性谐波分量的幅值相对偏高，导致的结果就是这些通过变流器产生的谐波会降低整个儿微网系统的兼容性，导致严重的电磁干扰（即常说的EMI，部分能量穿透缆线传送出

6、去的现象3常见微网中变流器谐波抑制方法及其弊端客观的说，我国相对于发达国家来说，整体工业水平还冇一定差距，微网中因为谐波而产生的的经济损失还没有达到“足以引起重视”的程度，而且，对微网进行谐波抑制的成本也相对偏高，其结果就是大多企业消极对待谐波影响。所以，最常见的应对谐波影响的方法是在相应的线路上安装无功补偿器，这种方法虽然成本很低，但奋着致命的弊端一一首先是微网自身的主变流器会受到谐波影响过热，无法达到饱和运行状态，严重影响工作效率；艽次，会使得微网中变流器产生的电流谐波流入主网，造成不可估计的

7、负面影响。4微网中变流器谐波的抑制研究4.1谐波本质抑制技术。从本质上来看，进行谐波抑制的方式可分为主动和被动两种。所谓的主动方式就是通过改良完善科技手段，从电力电子设备的设计生产环节入手，制造出只产生很小谐波（最好是不产生谐波，当然这并不现实）的变流器（如：针对谐波控制类变流器或功率因数可控类变流器）将这种类型的变流器在微网组建阶段就进行安装，从根本上抑制谐波影响；而所谓的被动方式，则是通过在波源附近，根据相应的谐波类型装载具奋针对性的滤波装置，如常见的APF（即电力奋源滤波器）、PF（即电力无

8、源滤波器）或PF&APF（混合型源滤波器）这样可以将变流器所产生的绝大多数谐波电流进行冇效的分/导流，最大限度的降低微网中的谐波影响，达到抑制谐波影响的S的。这其中，安装滤波器的手段最为常见，也最为有效，它的提出可追述到上世纪中期，其技术相对成熟，适合普遍应用。4.2瞬时无功理论的应用。此理论是由学者赤木泰文（日本）最先提出的，然后被逐步拓展实用到谐波控制领域。其在微网应用中的精髓在于处理谐波影响的抑制策略上。首先，当变电器产生电流（压）冇谐波分离时直接进行谐波补偿；其次，