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工业现场电力电子设备的谐波污染

 作者:赵荣祥 来源:不详 时间:2006-5-17

 
 

单次谐波含有率:THDh< 1.5%
相电流畸变:THDiMin-R=29% THDiMax-F=30%
其中HR15=21%(插图略)
由于中频感应电源带有较大的输入滤波电感,其相对谐波稍小,但仍然高出有关标准值许多。
按照相关标准对具有广泛代表性的工业现场用变频调速器和中频感应加热电源的谐波高度表明,采用电力电子设备,电流谐波相当严重,这对容量相对较小的电网必将导致电网电压的严重畸变,即使对大容量的电网,当使用大量变频器这类的非线性负载时,也将导致电网电压的明显畸变。

  随着中大功率现代电力电子装置等非线性负载在工业系统中的大量应用,除了电机调速与相控整流方面外,电动汽车充电、现代楼宇供电、大型提水泵站、直流输电等方面亦需要进行谐波抑制。

4 谐波抑制的方法

治理谐波的方法有主动型和被动型两大类。
主动型即设法使接入电网的电子装置不产生谐波;
被动型即设法采用补偿的方法使电网侧电流为正弦波。
主动型治理谐波的方法很多(这类根本治理的设备很少见):例如,在大功率电力电子装置中有多脉冲整流、多电平变换器等;在中小功率电力电子装置中,最典型的例子是有源功率因数校正(PFC);采用传统的方法替代电力电子设备,亦即尽可能地减少电力电子设备的使用。譬如追日电气公司的ZYQT液体电阻起动、调速装置,很传统、很巧妙地解决了电机起动和调速节能的问题,这类调速装置可以根本上避免产生对电网的高次谐波污染,相对变频器市场而言、这类装置是很适合中国国情的。诚然,变频设备可以解决很多调速方面的问题,但企业和国家面临治理谐波相当大的投入,而且变频设备的价格一般相当昂贵(900元/kW左右)。
被动型治理谐波的方法主要是滤波(无源滤波器)和补偿(有源滤波器),或两者的混合(混合有源滤波器),这方面的理论和技术有待成熟和提高,主要是工程化的问题。
追日电气公司介绍的有源滤波器(APF)是一种全新的设计思想,是一种能动态抑制谐波和无功补偿的电力电子装置(如图1)。

图1


5 结论

为了保证电力系统的供电质量,电力生产应符合电网稳定、电压波动小、功率因数高、谐波畸变低的要求。
谐波的治理可以从设备本身改进,究竟是集中治理还是分散治理有利,值得进一步探讨,对现有设备而言,则须采取谐波补偿措施。
如果对目前存在的及可预见的问题掉以轻心,不加紧电力系统的污染治理,将使我们付出重大的代价。
加紧开发APF设备的生产技术,从局域小电网、配电系统入手,进而在大电网上逐步推广应用,是确保我国电力工业发展的重大举措,可望带动和形成一个新兴的产业,具有普遍性和全局性的意义。

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