由于电力电子装置的应用日益广泛,使得谐波和无功问题引起人们越来越多的关注。同时,也由于电力电子技术的飞速发展,在谐波抑制和无功补偿方面也取得了一些突破性的发展。(器)便是发展的产物,目前已得到广泛的应用。
一、研究谐波的意义
(1)谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低;使电气设备过热,产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。
(2)谐波可引起电力系统局部并联谐振和串联谐振,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
二、抑制谐波基本思路
(1)装设谐波补偿装置来补偿谐波装设谐波补偿装置的传统方法是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波,也可补偿无功功率,而且结构简单,一直被广泛应用。但这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。随着电力电子技术飞速发展,装设有源电力滤波器已成为可能。电力滤波器是一种用于动态抑制谐波,补偿无功的新型电力电子装置。其基本原理是利用“三相电路瞬时无功功率理论”从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流。从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿不受电网阻抗的影响,因而受到广泛的重视。
(2)对电力电子装置进行改造开发新型变流器,使其不产生谐波,且功率因数为1。这种变流器被称为单位功率因数变流器,它只适应于作为主要谐波源的电力电子装置。
三、的基本原理
有源电力滤波器系统构成如图1所示。Us表示交流电源,负载为谐波源。它产生谐波并消耗无功。
图1 并联型有源电力滤波器系统构成
有源电力滤波系统由两大部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路。驱动电路和主电路3个部分构成)。其中,指令电流运算电路的核心是补偿电流中的谐波和无功等电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号,产生实际的补偿电流,主电路采用PWM变流器。
有源电力滤波器基本工作原理是:补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路计算,得出补偿电流的指令信号。该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿滤波要求较大容量的变流器这一缺点。其基本思想是利用LC滤波器来分担的部分补偿任务(主要是指低次谐波分量)。这样即发挥了LC滤波器的结构简单、易实现、成本低等优点,又降低有源电力滤波器的变流器容量,使整个系统获得良好的性能。