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变频电源的谐波危害以及解决措施

2018-11-01 09:46:43

变频电源的谐波危害以及解决措施

核心提示:  一、变频电源应用中的问题  在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,用变频电源调速有诸多优点,应用非常广泛,但由  一、变频电源应用中的问题

在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,用变频电源调速有诸多优点,应用非常广泛,但由于变频电源逆变电路的开关特性,对其供电电源形成了一个典型的非线性负载,变频电源在现场通常与其它设备同时运行,例如计算机和传感器,这些设备常常安装得很近,这样可能会造成相互影响。因此,以变频电源为代表的电力电子装置是公用电中主要的谐波源之一,其对电力系统中电能质量有着重要的影响。供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电基波频率相同的分量,还得到一系列大于电基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量,使电受到“污染”,电能质量下降。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制,其频率范围一般 为2≤n≤40。

二、谐波的产生过程

向公用电注入谐波电流或在公用电上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源,例如带有功率电子器件的变流设备,交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。

谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。

谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(urier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次谐波。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备,例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流是非正弦形的,其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况,而与电参数无关,故可视为恒流源。 各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关,称为该电路的特征谐波。除特征谐波外,在三相电压不平衡,触发脉冲不对称或非稳定工作状态下,上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算有意义的是特征谐波,如果5,7,11,13次等。如直流侧电流波纹较大,则5次谐波幅值将增大,其余各次谐波幅值将减少。 当电接有多个谐波源时,由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同,其和将小于各分量的算术和。 变压器激磁电流中含有3,5,7等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法,为3次谐波提供了通路,故3次谐波电流不流入电。但当各相激磁电流不平衡时,可使3次谐波的残余分量(多可达20%)进入电。

三、谐波危害

对于电力系统来说,电力谐波的危害主要表现有以下几方面:

(1)增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热,降低设备的利用率和经济效益:

(2)电力谐波对输电线路的影响:

谐波电流使输电线路的电能损耗增加。当注入电的谐波频率位于在络谐振点附近的谐振区内时,对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。====分页符====

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