晶闸管整流装置的谐波及抑制措施

《晶闸管整流装置的谐波及抑制措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2004年第3期轻金属·59··相关技术·晶闸管整流装置的谐波及抑制措施高锡新,许翔,刘世生(中国铝业河南分公司水电厂,河南郑州450041)摘要:本文论述了非线性负荷接入电网时高次谐波的产生机理及高次谐波的危害,阐明了对高次谐波进行抑制和治理的必要性及措施。关键词:高次谐波;整流装置;单调谐滤波器;功率因数;补偿;滤波中图分类号:TM461.4文献标识码:B文章编号:10021752(2004)04005905接线方式:同相逆并联1晶闸管整流装置的谐波分析额定输出:40.25MW谐波电流注入电网,使供电系统各处电压产生输出电压:1150VDC谐波分量,有可能和供电系统形成并联谐振

2、或串联输出电流:35000ADC谐振,所在在供电系统接入大功率的整流装置之前,其接线方式如图1所示应进行谐波分析,预测谐波量的大小及产生的危害,并提出相应的抑制措施。整流装置所产生的谐波,有特征谐波和非特征谐波之分。特征谐波是指整流装置运行在正常条件之下所产生的谐波,所谓正常条件是指:⑴网侧电压各相对称且为正弦波;⑵变压器、整流臂(阀)的参数和整流延迟角也对称;⑶直流侧电流为理想恒定值。特征谐波具有离散性的幅值频谱,可利用数学方法进行比较准确的计算。本文中所讨论、分析的谐波均是指特征谐波。下面以我公司整流直降工程中的整流装置为例来分析晶闸管整流装置产生的高次谐波的特征。1.1晶闸管

3、整流设备的概况图1整流直降机组接线方式我公司整流所现装备4组整流直降机组,4台每台整流变阀侧共有两组(共6相)交流绕组,整流变压器参数如下:#以1变为例,即分别输出a11、b11、c11和a12、b12、c12型号:ZHSFP:UN:115kV/1005V;SN=两组三相对称交流电压,同相之间互差180°电角49588kVA度,与网侧绕组分别组成Yn/d11和Yn/d5的接线组IN:249.74/(2×14280)A别,考虑到4台整流变相邻之间有15°的移相角(即接线方式:Yn/d5d11;Ud=10.84%;IΦ=0.23%从+22.5°～+7.5°～-7.5°～-22.5°),

4、则整流变IN阀侧电压相序如图2所示。移相角分别为:-22.5°,-7.5°,+7.5°,+22.5°4台整流柜参数如下:输入电压:3～1000VAC收稿日期:2003-08-15·60·高锡新,许翔,刘世生:晶闸管整流装置的谐波及抑制措施2004年第3期际应用中,如若4台机组中有一台退出运行,或者是4台机组不在同一条母线上运行时,情况就不同了,此时,整流机组所产生的谐波量将大大增加,且所产生的特征谐波也只能由三相桥式整流方式来决定了。1.2晶闸管整流装置的谐波分析如图3中,设整流柜输出直流电流为Id,以整流变阀侧A相为例,设A相电流为ia,若设晶闸管触发延迟角α=0°,则ia的波形

5、如图4所示:图2整流变阀侧电压相序图整流柜采用同相逆并联的接线方式,组成两组三相桥式全控整流电路,其整流柜接线如图3(以#1整流柜接线为例,每个桥臂上有四只晶闸管并联使用,图中只画出一个)所示。图4阀侧A相电流波形图从图1～图3的分析可知:我公司直降整流系ia的表达式为:统,在4台整流机组同时运行时,对于110kV的网0-π≤ωt<-5π/6侧来说,等效于一个整流相数为24相,整流脉波数-Id-5π/6≤ωt<-π/6P=48的整流线路。则该整流系统在网侧所产生的ia=f(ωt)=0-π/6≤ωt<π/6⑵高次谐波的谐波次数n由下式决定:Idπ/6≤ωt<5π/6n=kp±1⑴05

6、π/6≤ωt<π式中:从ia的函数表达式及ia的图形中可清楚地看出:该n———谐波次数;函数ia=f(ωt)的周期是2π,每只晶闸管在一个整流k———自然数,取1、2、3⋯⋯;周期内导通2π/3,并且符合狄利克雷(Dirichlet)收p———整流脉波数敛定理的条件,那么,该函数ia一定能用傅立叶级数来表达。根据该函数ia的特点,ia的傅立叶级数展开式为:ia=f(ωt)∝=6bnsinn(ωt)n=123111=Id〔sin(ωt)-sin5(ωy)-sin7(ωt)+π571111sin11(ωt)+sin13(ωt)+⋯⋯sinn(ωt)〕⑶13n由ia的傅立叶级数表达式可以

7、清楚地看出:三相桥式整流装置将在网侧电流中产生5次、7次、11次、13次⋯⋯奇次高次谐波,且随着谐波次数的增图3整流柜接线图大,其谐波的幅值依次减小。这就是该整流装置所产生的高次谐波的特征。可见,当k取自然数时,该系统所产生的谐波次2谐波的抑制措施数n=47、49、95⋯⋯。以上的结论,是基于这样的一个条件:即4台机组同时运行并且接在同一条母高次谐波的抑制与消除措施除了从电网、整流线上组成一个等效24相、对称的整流系统。但在实装置本身采取措施外,设置滤波器消除高次谐波