对谐波治理应采取综合治理方法。这包括科学管理,法律措施,同时也应由必要的技术保证。可以说技术措施与方法是治理电力谐波的基础性工作。从技术角度上看,谐波治理可以从两方面考虑:一是从改善谐波源特性出发,使其尽可能不产生或少产生谐波;二是从补偿思想出发,在产生谐波后,采取补偿或滤波方法补偿掉或滤掉谐波,使谐波尽可能少地对电网和电力用户造成危害。
改善非线性负载的特性,对电网中谐波的产生有很大的影响。当用传统电力电子装置作可控整流时在电网中引起大量谐波。如大型可控整流器的使用,使交流侧的电流严重畸变。又如像电子型日光灯整流器这样小功率整流电路的大量使用,交流侧电流也会包含大量谐波。对于这种非线性负载,可以用电流电子本身的技术改进它的特性。对单相整流可采用功率因数校正电路,只要控制合适,就可以使交流侧电流为正弦波,从而有效地抑制非线性负载对电源的干扰。对三相大功率整流,可采用三相高频PWM整流,同样可以使交流电源电流为畸变很小的正弦电流。
采用改善负载特性的方法消除负载对电源的谐波干扰,是一种更为积极主动、同时也是较为经济的谐波抑制方法,应该加强研究、推广和应用工作。
用滤波器滤去电网中的谐波是一种通用的方法,他可以适用于所有类型的谐波源,有关这方面的研究很多。目前所用的滤波装置有两种:一种是传统的无源电力滤波器(PPF);另外一种是新兴的有源电力滤波器(APF)。
PPF是由电容、电感串并联组成。对某种特定频率谐波的滤除,采用PPF很有效。其工作原理就是利用电容、电感串并联的谐波特性,使该谐波电路对某种谐波呈低(零)阻抗或高阻抗。在谐波源出加装无源电力滤波器仍然是一种常用的谐波治理方法。
APF是电力电子技术用于谐波治理领域的一种新型装置。是的有源滤波器的研究取得突破性进展的元素有两个:一是大功率可关断器件的广泛应用,如大功率门极可关断闸管、绝缘珊双极型晶体管等,使逆变器产生大电流,大电压称为可能;二是日本学者赤木泰文等人提出的“瞬时无功功率理论”,为三相畸变电压、电流的实时监测与补偿提供了理论依据。
有源电力滤波器分为两种类型,及串联型APF和并联性APF。目前实际应用装置中,基本都采用电压逆变型并联APF。串联型APF主要还处于研究阶段。
有源电力滤波器工作的基本思想是:在瞬时无功功率理论基础上,对电流、电压的实时检测与实时补偿。它可以有效地抑制基波以外的所有谐波,同时兼有无功功率补偿作用。如下图所示三种有源补偿装置原理图。
图1 三种有源电力补偿装置
由于APF装置的成本较高,容量又不能做得太大,所以,目前常把PPF和APF结合使用,构成混合型滤波器系统。特别是串联性APF必须有相应的PPF结合才能有效的工作。
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