电梯能量回馈单元对电网谐波发射限值研究.doc

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1、电梯能量回馈单元对电网谐波发射限值研究陈志溪梅烨吕晓东摘要：电梯能量回馈单元可以取代制动电阻，将电梯再生电能返回到三相电网中，从而显著地降低电梯的耗电量，是目前电梯行业的一个热点。在电梯能量回馈单元的工作过程中，由于其内部逆变桥的高速开关及死区的影响，将不可避免得对电网带来谐波干扰。为避免能量回馈单元所发射的谐波污染电网，影响其他用电器的正常工作，需要制定标准，对其做出限制。目前国内以及国际上并没有对能量回馈单元专门制定相应的标准，本文在分析对比GB17625.1-2003，GB/Z17625.4-2003，GB/T14549-1993以及IE

2、EEstd519-1992中关于电网谐波发射限值规定基础上，提出了针对能量回馈单元对电网谐波发射限值的推荐标准。关键词：能量回馈，电流THD，国家标准1.引言随着世界能源价格的不断上涨、温室效应的不断加剧以及经济危机的影响，节能减排越来越为人们所关注。在传统的电梯驱动系统中，电机反转产生的再生电能是通过制动电阻转化为热能所消耗掉。而使用电梯能量回馈单元来代替制动电阻，则可以将这部分再生电能重新收集并反馈回电网中，供电网中的其他用电设备使用。根据应用实例显示，节电比例普遍在15%~40%之间，节能效果十分明显，因此电梯能量回馈单元成为了当前电梯行

3、业的一个热点。现有的电梯能量回馈单元都是通过一个工频电抗器与电网相连接，其回馈电能是以向电网注入电流的形式实现的。能量回馈单元内部逆变桥工作在高频下，而且桥臂开关过程中还需要引入死区，从而导致了回馈电流中不仅包含了基波成分，还包含了丰富的高次谐波。近年来随着电力电子技术的迅速发展，电网中的谐波电压水平逐年增高，并引起了一系列问题。在已有的电网情况下，限制电力系统谐波水平主要通过限制用户的谐波发射水平来实现，而限制用户谐波发射水平的依据是相关谐波标准。目前能量回馈单元还没有相应的国家标准，各生产企业均以自己的企业标准进行生产，在一些重要的指标上各

4、企业间的差别很大，令电梯厂商筛选产品时无所适从，也不利于提升整个行业的技术水平。本文在分析国家通用标准GB17625.1，GB17625.4，GB/T14549以及美国国家标准IEEEstd519-1992的基础上，结合能量回馈单元的实际情况，提出了针对能量回馈单元对电网谐波发射限值的推荐标准2.电网谐波衡量指标电梯能量回馈单元对电网的谐波发射分为电压谐波与电流谐波两类，由于电网本身的内阻比较小以及能量回馈单元内部工频电抗器的存在，其对电网的电压谐波发射相对来说不是很大，而电流谐波则要会是主要的干扰成分。衡量电梯能量回馈单元对电网谐波干扰大小的

5、具体指标有两个：1）各次谐波的含有率，分为各次谐波电压含有率HRUh与各次电流谐波含有率HRIh。其中各次谐波电压含有率HRUh的定义如下：（1）式中：Uh—第h次谐波电压（均方根值）；U1—基波电压（均方根值）。各次谐波电流含有率HRIh的定义如下：（2）式中：Ih——第h次谐波电流（均方根值）；I1——基波电流（均方根值）。2）总谐波畸变率，分为电压总谐波畸变率THDu以及电流总谐波畸变率THDi。其中电压总谐波畸变率计算公式为：（3）电流总谐波畸变率THDi的计算公式如下：（4）（3）、（4）式中：N—所要计算到的最大谐波次数在上述指标中

6、，对于电压谐波限值，国内外的标准都是相一致的，本文只是做一个简单的列举。而对于电流谐波限值，则有不同的限值，本文主要对此进行比较讨论。1.谐波电压限值GB/T14549–1993中，对标称电压380V的公用电网谐波电压限值规定如下：表1电压总谐波畸变率%各次谐波电压含有率，%奇次偶次5.04.02.0上述规定与美国国家标准IEEEStd519-1992一致，笔者对此也无不同意见。2.谐波电流限值关于电流谐波总畸变率的规定，本文所引用的4个标准中都有不同的规定，GB17625.1-2003为强制性标准，适用于每相输入电流≤16A的设备，能量回馈单

7、元为标准中的A类设备（三相平衡设备），其谐波电流限值引用如下：表2谐波次数n最大允许谐波电流A奇次谐波32.3051.1470.7790.40110.33130.2115≤n≤390.15×15/n偶次谐波21.0840.4360.308≤n≤400.23×8/n对于输入电流>16A的能量回馈单元，则适用于指导性标准GB/Z17625.6-2003，其中对于可连接到短路比RSCe等于或大于33的供电系统任何点的设备谐波电流发射限值规定如下：表3谐波次数n允许的谐波电流In/I1a/%谐波次数n允许的谐波电流In/I1a/%321.621≤0.6

8、510.7230.977.2250.893.827≤0.6113.1290.7132310.7150.7≥33≤0.6171.2191.1偶次≤8/n