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谐波的实用抑制措施及滤波器的应用


作者: 来源: 时间:07-03-26 加入收藏加入收藏夹
关键字:谐波抑制  滤波器


  文献[6]的结论是:如果并联有源滤波器PAF对电压型谐波源产生的谐波进行滤波而且变频器的交流侧线路总阻抗(以变频器额定功率为基数的相对值ZL%)很低的话,则会有下列严重不良后果(参见图4):

 

 

图4     对电压源型谐波的PAF基本原理图


  图4中: IS—电源电流;     
 ZS—电源系统阻抗(相对值,基数同ZL);
  IC—PAF产生的补偿电流;  
 G—等值传递函=IC/IL;
  ZL—谐波源的总等值阻抗包括前端外串入
      的线路电抗器。
  (1) PAF对谐波而言是很低的阻抗,和ZS并联后,使等值总阻抗ZS变小,使谐波电流IL增加,如果ZL也很低(趋近于0)的话,会使IL明显增加(此时 PAF有正反馈作用,此种场合使用无源滤波器,也会使谐波电流增加,但不会产生正反馈作用),并使变频器过负载。[FS:PAGE]
电源电流中仍保留有谐波电流
  文献[6]用了一套方程式来说明上述结论,对方程式有兴趣的读者可参看原文。笔者更愿从电学原理上来理解。电压型谐波源的内阻本身就低,在没有外串线路电抗器的条件下,将低阻抗的PAF并联在交流电源系统的低阻抗ZS上(它们对谐波源VL来说都是负载阻抗),肯定会使谐波电流IL增加(和不接入PAF相比),并使IS保留较多的谐波电流,使PAF的滤波效率恶化,达不到IS中没有谐波电流的预期效果。
  文献[6]还用现场试验来证明,试验的系统配置如图5所示。

 

 

图5      现场试验的系统配置图[6]


  图5中的Lr、Cr和Rr形成一小的滤波器以减少PAF产生的PWM开关脉冲,谐波源是60kW变频器,PAF是50kVA商业产品。现场试验结果列成表格如表1所示:(文献[6]有示波图,本文略)
表1    PAF对电压型谐波源的试验后果

 

 

 

 


  试验结果与理论计算(略)相符合。
  文献[6]的结论是:为了达到要求的滤波效果,在变频器前要串一个最少为6%电抗值的线路电抗器。如果不滤波,此电抗可减少;因为还有变压器的电抗,后者的影响和变频器的功率大小有关。在变频器前串入线路电抗器的效果在文献[2]表3中已有说明,表3中的RSC即线路电抗器相对值的倒数,6%即RSC为 16.6(忽略电源系统的电抗,其值与XL相比可能很小)此时的I5/I1≈0.25。在笔者的另一文献[3]曾建议串入的电抗值为3~5%,变频器制造厂家也大都可成套配备并内置电抗值小于6%线路电抗器。这里没有考虑PAF,如果考虑到低压电源系统配置有PAF,相当于极大地降低了电压型滤波源的负载阻抗(见图3),此时,在变频器前串入一个至少为6%电抗值的线路电抗器就很有必要,除非PAF是装在变频器的高压侧,则变压器的漏抗可看作变频器的 XL,但是要考虑变压器和变频器功率比值的换算系数。变频器前串入线路电抗器除了能降低谐波电流,使PAF能发挥要求的滤波功能(电网电压清洁)外,还有附带的其它的好处[3],如进一步降低变频器中间环节大电容所引起的合闸冲击电流,抑制变频器和低压系统的交互传导骚扰,降低由于电压和装置参数不平衡引起的线电流不平衡,改善邻近的功率因数的并联电容器的工作条件,但也带来一些缺点,除增加了变频装置的体积、重量和能耗,还使变频器的端电压降低,因此在美国并不推荐PAF来补偿变频器的谐波电流,而是采用串联有源滤波器SAF,见文献[7],由于SAF尚未在国内市场上出现,目前在国内,如果需要发挥 PAF补偿电压型谐波电流的性能优势,串入电抗器是不得不采用的办法。串入电抗器后采用PAF对付电压源型谐波电流还是合适的。

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