采用此法时,在完善补偿的情况下,谐波电流可以完全抵消,并可将非特征谐波如3次、9次等谐波电流抵消。缺点是必须配备大功率放大器。
此法可在小容量整流设备及自饱和静止无功补偿装置中应用,与滤波装置并用时则效果较好。
5 谐波注入法
在整流电路中附加谐波电流源,即在整流臂上附加谐波电流,从而改善其波形。
三次(或其倍数)谐波电流注入法的线路图如图4所示。当整流阀V1、V5导电时,谐波电流的流通途径为:S→N→a→V1→C1→S及S→N→b→V5→C2→S。因此谐波电流可加于二次线圈矩形波之上,使波形改善。当整流阀V5、V6换相时,谐波电流又可循流于另一闭合回路中:S→N→c→V6→C2→S。
由于整流器直流侧存在平波电抗器,谐波电流源的电流不会流入负荷回路。
此法的优点是系统阻抗与其设计无关,缺点是注入电流源须与电力系统同步,须能自动调整注入电流的振幅值和相位。由于缺点较多,仅能在工业上得到少量应用。
6 谐波回送法
线路图如图5所示。采用此法时,整流变压器的二次侧必须接成星形,一次侧必须接成三角形(或变压器另具一只三角形线圈)。整流电路的正、负极与变压器二次侧中性点之间的整流电压为三脉波整流电压,其中含有三次谐波分量,后者会加于单相变压器一次线圈W上(电容器C用以隔断直流电流分量)。单相变压器二次线圈与整流器V1接成单相三倍频率全波整流器,其直流输出端与六脉波整流电路相串联,其交流输出端电流(即三次谐波回送电流)为三倍频率矩形波形,如图6a所示。
当此回送电流与整流变压器二次线圈电流重叠时(图6c),即可使波形改善。
调整整流器V1的控制角即可改变三次谐波回送电流的相位。
整流变压器二次侧第二相电流的负向曲线(改善后)如图6d所示。
六脉波整流电路一次线电流改善后的波形如图6e所示。从图上可以看出,其波形显著改善,成为十二脉波整流电路的波形。
此法可将六脉波整流器的一次线电流转化为十二脉波整流器的,其原理可应用于整流器及逆变器,其谐波源与供电电源自然同步,所以可在大、中容量变流设备中应用。
7 安装有源滤波器
采用此法时的方框图如图7所示。有源滤波器能产生反向的谐波电流,以抵消整流设备流往电力系统的谐波电流,使电网污染问题得以改善。有源滤波器可采用电流型逆变器或电压型逆变器。关于有源滤波器法已有许多文献介绍,在此就不再详述了。
8 谐波对功率因数补偿装置的影响及其补救方法
如果整流器未装滤波装置而需配备功率因数补偿装置,则其位移因数cosφ可由下式求得
式中 IL——整流器交流侧电流有效值;
I1——整流器交流侧基波电流的有效值。
(当整流器的脉波数≥6时,其功率因数p.f.接近于cosφ,允许以cosφ代替p.f.)
采用通常的方法,根据cosφ可以选择功率因数补偿装置中的电容值。
根据所选电容值及整流器谐波电流值,计算电容器及电力系统的谐波电流
式中 InY——电力系统n次谐波电流有效值;
InC——电容器n次谐波电流有效值;
In——整流器n次谐波电流有效值;
XnY——n倍基波频率时的系统电抗;
XnC——n倍基波频率时的电容器电抗。
根据所选电容值及规定的系统谐波电流值InY,按上列各式也可计算In及InC值。
电容器有放大谐波的功能并可能引起谐振,谐振时的电流可能很大,因此电容器应串联解谐电抗器,使系统在5次及5次以上谐波分量时不发生谐振现象,一般推荐电抗、电容回路的谐振频率调整在75~225Hz之间。
9 结论
整流装置污染电网是可以采用上述措施加以抑制的。
10 参考文献
1 Rashid M H. Power Electronics. Prentice-Hall, 1988.
2 GB/T 14549—93,电能质量公用电网谐波.1993-07-31发布,1994-03-01实施.