谐波控制原理-雷神电气

2020-08-18 11:47:11

1周内电压THD的变化
谐波失真是由电力系统中的非线性设备引起的。非线性器件是其中电流与施加的电压不成比例的器件。所有电源系统都会在一定程度上出现谐波失真。

从根本上讲，只有在谐波成为问题时才需要对其进行控制。谐波失真在电力系统上并不是新现象。

在交流电力系统的发展历史中，对失真的担忧已消退并流传了许多次。

谐波问题的三种常见原因：

1.谐波电流的来源太大。

2.电流流经的路径（电气）过长，从而导致高电压失真或电话干扰。

3.系统的响应将一个或多个谐波放大到了无法忍受的程度。

出现问题时，用于控制谐波的基本选项是：

1.减少负载产生的谐波电流。

2.添加滤波器以虹吸系统中的谐波电流，阻止电流进入系统或在本地提供谐波电流。

3.通过滤波器，电感器或电容器来修改系统的频率响应。

减少负载中的谐波电流

现有的负载设备通常无法采取什么措施来显着减少其产生的谐波电流，除非对其进行了误操作。通过将施加的电压降低到正确的范围可以使过励磁的变压器恢复正常运行，但电弧放电设备和大多数电子功率转换器仍被锁定在其设计特性范围内。

PWM驱动器直接从线路上为直流总线电容器充电而没有任何故意的阻抗，这是一个例外。串联增加一个线路电抗器或变压器将大大减少谐波，并提供瞬态保护优势。

变压器连接可用于减少三相系统中的谐波电流。在工厂负载中将6脉冲功率转换器的一半相移30°可以通过显着降低5次和7次谐波来近似12脉冲负载的好处。三角形连接的变压器可以阻止零序谐波（通常为三次）流过线路。锯齿形和接地变压器可以使三线组离线。

采购规范可以通过惩罚高谐波含量供应商的投标来预防谐波问题。这对于高效照明等负载尤为重要。

筛选

并联滤波器通过将谐波电流短路到尽可能接近失真源的方式工作。这样可以将电流排除在电源系统之外。由于经济原因，这是常用的滤波类型，因为它也倾向于校正负载功率因数并消除谐波电流。

另一种方法是应用一个串联滤波器，以阻止谐波电流。这是一个并联调谐电路，可为谐波电流提供高阻抗。它不经常使用，因为它很难绝缘并且负载电压非常失真。一种常见的应用是在接地星形电容器的中性点，以阻止三次谐波的流动，同时仍在基频上保持良好的接地。

有源滤波器通过将电流的谐波分量以电子方式提供给非线性负载来工作。

修改系统频率响应

有多种方法可以修改系统对谐波的不利响应：

添加一个并联滤波器。这不仅会在系统上分流出麻烦的谐波电流，而且还会（通常但并非总是）完全改善系统的响应，从而改善性能。

添加一个电抗器使系统失谐。系统电感和并联功率因数校正电容器之间通常会产生有害的谐振。电抗器必须加在电容器和供电系统电源之间。一种方法是简单地将电抗器与电容器串联，以移动系统谐振，而无需实际调节电容器以创建滤波器。另一个是增加电抗。

更改电容器尺寸。对于公用事业和工业客户而言，这通常是较便宜的选择之一。

将电容器移至系统上具有不同短路阻抗或更高损耗的一点。当新的银行引起电话干扰时，这也是公用事业的一种选择-将银行移动到支线的另一个分支可以很好地解决问题。对于工业用户而言，这通常不是一个选择，因为电容器不能移动得足够远以至于无法发挥作用。

拆下电容器，只需接受较高的损耗，较低的电压和功率因数损失即可。如果技术上可行，这有时是较佳的经济选择。