諧波控制原理-雷神電氣

2020-08-18 11:47:11

1周內電壓THD的變化
諧波失真是由電力系統中的非線性設備引起的。非線性器件是其中電流與施加的電壓不成比例的器件。所有電源系統都會在一定程度上出現諧波失真。

從根本上講，只有在諧波成為問題時才需要對其進行控制。諧波失真在電力系統上并不是新現象。

在交流電力系統的發展歷史中，對失真的擔憂已消退并流傳了許多次。

諧波問題的三種常見原因：

1.諧波電流的來源太大。

2.電流流經的路徑（電氣）過長，從而導致高電壓失真或電話干擾。

3.系統的響應將一個或多個諧波放大到了無法忍受的程度。

出現問題時，用于控制諧波的基本選項是：

1.減少負載產生的諧波電流。

2.添加濾波器以虹吸系統中的諧波電流，阻止電流進入系統或在本地提供諧波電流。

3.通過濾波器，電感器或電容器來修改系統的頻率響應。

減少負載中的諧波電流

現有的負載設備通常無法采取什么措施來顯著減少其產生的諧波電流，除非對其進行了誤操作。通過將施加的電壓降低到正確的范圍可以使過勵磁的變壓器恢復正常運行，但電弧放電設備和大多數電子功率轉換器仍被鎖定在其設計特性范圍內。

PWM驅動器直接從線路上為直流總線電容器充電而沒有任何故意的阻抗，這是一個例外。串聯增加一個線路電抗器或變壓器將大大減少諧波，并提供瞬態保護優勢。

變壓器連接可用于減少三相系統中的諧波電流。在工廠負載中將6脈沖功率轉換器的一半相移30°可以通過顯著降低5次和7次諧波來近似12脈沖負載的好處。三角形連接的變壓器可以阻止零序諧波（通常為三次）流過線路。鋸齒形和接地變壓器可以使三線組離線。

采購規范可以通過懲罰高諧波含量供應商的投標來預防諧波問題。這對于高效照明等負載尤為重要。

篩選

并聯濾波器通過將諧波電流短路到盡可能接近失真源的方式工作。這樣可以將電流排除在電源系統之外。由于經濟原因，這是常用的濾波類型，因為它也傾向于校正負載功率因數并消除諧波電流。

另一種方法是應用一個串聯濾波器，以阻止諧波電流。這是一個并聯調諧電路，可為諧波電流提供高阻抗。它不經常使用，因為它很難絕緣并且負載電壓非常失真。一種常見的應用是在接地星形電容器的中性點，以阻止三次諧波的流動，同時仍在基頻上保持良好的接地。

有源濾波器通過將電流的諧波分量以電子方式提供給非線性負載來工作。

修改系統頻率響應

有多種方法可以修改系統對諧波的不利響應：

添加一個并聯濾波器。這不僅會在系統上分流出麻煩的諧波電流，而且還會（通常但并非總是）完全改善系統的響應，從而改善性能。

添加一個電抗器使系統失諧。系統電感和并聯功率因數校正電容器之間通常會產生有害的諧振。電抗器必須加在電容器和供電系統電源之間。一種方法是簡單地將電抗器與電容器串聯，以移動系統諧振，而無需實際調節電容器以創建濾波器。另一個是增加電抗。

更改電容器尺寸。對于公用事業和工業客戶而言，這通常是較便宜的選擇之一。

將電容器移至系統上具有不同短路阻抗或更高損耗的一點。當新的銀行引起電話干擾時，這也是公用事業的一種選擇-將銀行移動到支線的另一個分支可以很好地解決問題。對于工業用戶而言，這通常不是一個選擇，因為電容器不能移動得足夠遠以至于無法發揮作用。

拆下電容器，只需接受較高的損耗，較低的電壓和功率因數損失即可。如果技術上可行，這有時是較佳的經濟選擇。