諧波控制原理-雷神電氣

2020-08-18 11:47:11

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

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

在交流電力系統的發(fā)展歷史中，對失真的擔憂(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(cháng)，從而導致高電壓失真或電話(huà)干擾。

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

出現問(wèn)題時(shí)，用于控制諧波的基本選項是：

1.減少負載產(chǎn)生的諧波電流。

2.添加濾波器以虹吸系統中的諧波電流，阻止電流進(jìn)入系統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)修改系統的頻率響應。

減少負載中的諧波電流

現有的負載設備通常無(wú)法采取什么措施來(lái)顯著(zhù)減少其產(chǎn)生的諧波電流，除非對其進(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)勵磁的變壓器恢復正常運行，但電弧放電設備和大多數電子功率轉換器仍被鎖定在其設計特性范圍內。

PWM驅動(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)保護優(yōu)勢。

變壓器連接可用于減少三相系統中的諧波電流。在工廠(chǎng)負載中將6脈沖功率轉換器的一半相移30°可以通過(guò)顯著(zhù)降低5次和7次諧波來(lái)近似12脈沖負載的好處。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)。

采購規范可以通過(guò)懲罰高諧波含量供應商的投標來(lái)預防諧波問(wèn)題。這對于高效照明等負載尤為重要。

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之外。由于經(jīng)濟原因，這是常用的濾波類(lèi)型，因為它也傾向于校正負載功率因數并消除諧波電流。

另一種方法是應用一個(gè)串聯(lián)濾波器，以阻止諧波電流。這是一個(gè)并聯(lián)調諧電路，可為諧波電流提供高阻抗。它不經(jīng)常使用，因為它很難絕緣并且負載電壓非常失真。一種常見(jiàn)的應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)性負載來(lái)工作。

修改系統頻率響應

有多種方法可以修改系統對諧波的不利響應：

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

添加一個(gè)電抗器使系統失諧。系統電感和并聯(lián)功率因數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)系統諧振，而無(wú)需實(shí)際調節電容器以創(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。

將電容器移至系統上具有不同短路阻抗或更高損耗的一點(diǎn)。當新的銀行引起電話(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。對于工業(yè)用戶(hù)而言，這通常不是一個(gè)選擇，因為電容器不能移動(dòng)得足夠遠以至于無(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損失即可。如果技術(shù)上可行，這有時(shí)是較佳的經(jīng)濟選擇。