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谐波危害与有源滤波

作者:千亿手机版 发布时间:2020-11-06 18:47 点击:

  由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,尤其是非线性电力设备如有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。由于正弦电压加压于非线性负载,使得基波电流发生畸变产生谐波。

  谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热,甚至引起火灾。谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等,使变压器局部严重过热,使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。谐波会导致继电保护,特别是微机综合保护器与自动装置误动作,造成不必要的供电中断和生产损失;谐波还会使电气测量仪表计量不准确,产生计量误差,给用电管理部门或电力用户带来经济损失。临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰,轻则产生噪声,降低通信质量,计算机无法正常工作;重则导致信息丢失,使工控系统崩溃。

  有源电力滤波器(APF:Active Power Filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。之所以称为有源,是相对于无源LC滤波器,只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言,APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离,控制并主动输出电流的大小、频率和相位,并且快速响应,抵消负载中相应电流,实现了动态跟踪补偿,而且可以既补谐波又补无功和不平衡。

  使用有源电力滤波器进行谐波治理,主要有集中、局部和就地补偿三种方案。集中补偿适用于单台设备谐波含量小,但设备数量多、布局分散的场合,比如办公大楼(主要设备是个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等),虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但整栋大楼的电流大,谐波电流也大。局部补偿适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统,比如医院的精密仪器、UPS电源等,虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但为防止其他设备产生的谐波对其干扰,采用局部谐波补偿。就地补偿适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统,比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等,单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大,为防止谐波电流影响其他用电设备,采用就地补偿。

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