谐波及其治理装置-有源滤波器

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1、一、谐波的产生；在供电系统中产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备供电的结果。这些非线性负荷在工作吋向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。二、谐波的危害；谐波产生的危害主要有以下几个方面：（1）使公用电网中的设备产生附加谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率，增加电网线损。（2）在三相四线制系统中，由于零线流过大量的3次及其倍数次谐波电流，造成零线过热。（3）谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热，绝缘老化，降低设备的使用寿命。（4）谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振，

2、使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起用电设备损坏，谐振严重吋还会引起跳闸事故。（5）谐波会引起一些保护设备误动作，同时也会导致电气测量仪表计量不准确。（6）谐波会对附近的通信系统产生干扰，轻者产生噪音,降低通话质量，重者导致信号丢失，使通信系统无法正常工作。三、治理谐波的必要性1、它可以提高企业设备的供电质量，提高设备运行的可靠性，减少因设备误动作而造成的经济损失；2、可以减少谐波电流在输配电线路上产生的损耗，同时降低用电设备发热，减少绝缘老化，从而提高设备的使用寿命，减少设备的维护费用；3、谐波治理能够减少电网屮补偿电容器的谐振机率

3、，同时，减少谐波对系统信号传输的影响，增加系统的可靠性；4、可以减少谐波对公共电网的污染。四、谐波的治理减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。无源滤波器由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，具有结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低和维护方便等优点。但也存在不足和缺陷，如无源滤波器的谐波补偿频带窄，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会发生放大作用：滤波特性受系统参数的影响较大，当系统阻抗和频率变化时，可能会与电网阻抗之间发

4、生申/并联谐振现象；装置笨重，体积大，损耗大等等。表9.1.11律用无源瀘波番电路及蠤性能比较电典型式1.镱出电压苒2.小电流吋tt波效果较好3.结构莳申k负载变动时输出电压变动大2.电源起动时充电申.流大，使螫庞器承受很大的疋向浪涌电舐负栽电流较小的场合].带负级能力好2.大电賊时滤波效果好3.和电容滤波相比整流器不受浪涌电流的损SI.ft载电俄大吋，《要体积和玄癱很大的电感，才铯有较好的滤波效果2＜输出电压低3.当汍栽电流突动时，电感上产生的反电动势对能击负载电流大而且史动大的场合1。W构簡单2.能兼起降压限漱的作用3戏波效来较好K带负钱後

5、力差2+有直泥电压损失负載电阻大，电麻较小，要求脉动很小的场合1.滤波效果好2.输出电压离体积较大，成本高负载电流大，要求脉动很小的场合1.体积小、重囊较2.滤波效果好负載电淹小S负载电流较大时，就葛栗用大功车晶体臂相散热片，失去了原有的优点有源滤波器APF,是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装罝。APF与无源滤波器相比，有如下优点：（1）占地小，功耗低；（2）实现动态补偿，可同时对频率和人小都变化的谐波以及变化的无功功率进行动态补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；（3）补偿的效果稳定，不受系统运行方式和工况的影响;（4）不会发生谐

6、振和谐波放大的现象，且可以有效抑制由于外电路的谐振而发生的谐波放大；（5）具有过载判断能力,补偿量可控。当谐波总量超过设定值时，装置仍可运行，并能正常发挥作用；（6）在谐波问题严重，但功率因数较高的场合,适合采用APF,而不适用无源滤波器，否则将引起无功过补，产生无功倒送的问题。混合滤波器HAPF,为有源与无源滤波组合使用的混合型有源滤波器，这种滤波器结构目前非常晋遍，因为它并联的LC无源滤波器部分消除了大量的低次谐波，因而有源滤波器部分容量可以做到很小（负荷容量的5%左右），这样大大减少了冇源滤波器的体积和成本。它可以同时消除电压和电流谐波，

7、而且成本相对较低，因而非常受欢迎。但是这种结构的滤波器的缺点在于只能针对特定负荷进行补偿，负荷运行状况变化较大的时候补偿性能不好。逆变器rrhe左串联HAPF、又并联AP〜五、有源滤波器的分类：1、根据接入电网的方式分类：根据接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为串联型、并联型和串-并联型三大类。串联型冇源滤波器：如图2所示，串联型冇源滤波器经耦合变压器串接入电力系统，其可等效为一个受控电压源，主要是消除电压型谐波以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时，鍋合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题

8、，所以只在交流系统中采用。与并联型有源电力滤波器相比，由于串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此损耗较大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、