諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償

諧波使龜能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低；臣璐研究諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償是非常有意義的。

　　1、前言電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起了人們的注意。當(dāng)時(shí)在德國(guó)，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓電流波形畸變。70年代以來(lái)，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。世界各國(guó)都對(duì)諧波問(wèn)題予以充分關(guān)注。國(guó)際上召開了多次有關(guān)諧波問(wèn)題的學(xué)術(shù)會(huì)議，不少國(guó)家和國(guó)際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

　　2.研究諧波的意義諧波的危害十分嚴(yán)重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)盒自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。諧波研究的意義，還在于其對(duì)電力電子技術(shù)自身發(fā)展的影響。電力電子技術(shù)是未來(lái)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支柱。有人預(yù)言，電力電子聯(lián)通運(yùn)動(dòng)控制將和計(jì)算機(jī)技術(shù)一起成為21世紀(jì)最重要的兩大技術(shù)。然而，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙，它迫使電力電子領(lǐng)域的研究人員必須對(duì)諧波問(wèn)題進(jìn)行更為有效的研究。諧波研究的意義，更可以上升到從治理環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境的角度來(lái)認(rèn)識(shí)。對(duì)電力系統(tǒng)這個(gè)環(huán)境來(lái)說(shuō)，無(wú)諧波就是“綠色”的主要標(biāo)志之一。

　　3，研究諧波問(wèn)題的分類3.1與諧波有關(guān)的功率定義和功率理論的研究；3.2諧波分析以及諧波影響和危害的分析；3.3諧波的補(bǔ)償與抑制；3.4與諧波有關(guān)的測(cè)量問(wèn)題和限制諧波標(biāo)準(zhǔn)的研究。

　　4，諧波抑制解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問(wèn)題的基本思路有兩條：一條是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波，這對(duì)各種諧波源都是適用的；另一條是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，這當(dāng)然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置的傳統(tǒng)方法就是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無(wú)功功率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一直被廣泛應(yīng)用。這種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過(guò)載甚至燒毀。此外，它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，補(bǔ)償效果也不理想。盡管如此，LC濾波器當(dāng)前仍是補(bǔ)償諧波的主要手段。

　　4.1諧波抑制的一個(gè)重要方法是采用有源電力濾波器(APF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛重視。

　　4.2有源電力濾波器的交流電路可分為電壓型和電流型，目前實(shí)際應(yīng)用的裝置中，90％以上是電壓型。從與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來(lái)看，又分為并聯(lián)型和串聯(lián)型，目前運(yùn)行的裝置幾乎都是并聯(lián)型。4.3對(duì)于作為主要的諧波源的電力電子裝置來(lái)說(shuō)，除了采用補(bǔ)償裝置對(duì)其諧波進(jìn)行補(bǔ)償外，還有一條抑制諧波的途徑，就是開發(fā)新型變流器，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)為1.這種變流器被稱為單位因數(shù)變流器(uPFC)。高功率因數(shù)變流器可近似堪稱為單位功率因數(shù)變流器。

　　4.4對(duì)PwM逆變器的研究已經(jīng)很充分，但對(duì)PWM整流器的研究則較少。對(duì)于電流型PwM整流器，可以直接對(duì)開關(guān)器件進(jìn)行正弦PwM控制，使得輸入電流接近正弦波且和電源電壓同相位。這樣，輸入電流中就只含與開關(guān)頻率有關(guān)的高次諧波，這些諧波的頻率很高，因而很容易濾除。同時(shí)，也得到接近于1的功率因數(shù)。對(duì)于電壓型的PwM整流器，需要通過(guò)電抗器與電源相連。其控制方法有直接電流控制和間接電流控制兩種。直接電流控制就是設(shè)法得到與電源電壓同相位、由負(fù)載電流大小決定其幅值的電流指令信號(hào)，并據(jù)此信號(hào)對(duì)P WM整流器進(jìn)行電流跟蹤控制。間接電流控制就是控制整流器的入斷電壓，使其為接近正弦波的PwM波形，并和電源電壓保持合適的香味，從而使流過(guò)電抗器的輸入電流波形為與電源電壓同相位的正弦波。

　　4.5小容量的整流器，為了實(shí)現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù)，通常采用二極管加PWM斬波方式。這種電路通常稱為功率因數(shù)校正電路(PFC)，已在開關(guān)電源中獲得了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)檗k公和家用電器中使用的開關(guān)電源數(shù)量極其龐大，因此這種方式必將對(duì)諧波污染的治理做出巨大貢獻(xiàn)。