谐波治理技术现状

谐波治理技术现状

黄文进

广东光达电气有限公司528329

摘要：通过对谐波的管理办法进行剖析，分别从谐波的自动管理和被迫管理的角度去剖析，突出了在进行谐波被迫管理的过程中，进行谐波的检查和控制的办法，剖析谐波管理技术的新突破，剖析谐波管理技术的发展前景。

关键词：谐波管理技术；有源电力滤波器；无源电力滤波器

电力体系中发电、输电、配电、用电4个环节都可能出现谐波，如发电机三相绕组不对称、变压器铁心饱和等要素导致谐波，可是首要谐波源仍是来自用电环节，如电弧炉、整流器、变频器等非线性负载的很多使用¨。谐波问题不仅增加了发、输、供和用电设备的附加损耗，使设备过热，下降设备的效率和使用率，并且影响继电保护和自动装置的作业和可靠性，使丈量和计量仪器的指示和计量不精确，干扰通讯体系的正常作业。为了提升电网供电的电能质量，削减谐波污染，人们前期使用构造简单、成本低的无源电力滤波器来按捺谐波，可是它的缺陷也适当显着，如滤波功能受电网阻抗和频率影响严峻、与电网阻抗易发作串／并联谐波。

一、自动谐波管理技术

自动谐波可以对于谐波的管理源头，从源头的角度上消除谐波，其首要的办法有：

（一）运用脉冲的宽度进行调理

选用脉冲的宽度进行调理可以使整流器上的谐波削弱，将波形转化成正弦波，在整流的过程中，其电路的模型如图1所示，在运用脉冲的宽度进行整流时，其整流的负载不高，并且网测功率的因数是比较高的。

图3矩阵变换器的结构图

这种滤波器能够在电网运行时吸收谐波，而且实现了对无偿功率的补偿机制，这种滤波的装置是由谐波电容器和电抗器构成的，其与谐波源通过并联的方式组合在一起。在一般情况下，在谐波产生的周围都会有公用的电网，能够与滤波器连接，这样能够在电网运行时及时吸收产生的谐波，而且还能够实现无偿功率的补偿，设备的维修业不复杂。

二、谐波检测方法

谐波检测办法的实时性和精度影响有源电力滤波器的谐波管理效果。多见的谐波检查办法主要有：（1）传统的傅立叶FFT算法。选用快速傅立叶改换，从改换后的电流信号中除掉基波重量，再对余下重量进行反改换，即可得到谐波电流的时域信号。（2）改善的傅立叶级数法。其理论依据是经过傅立叶改换核算电流基波重量，从负载电流中减去基波重量。具体做法是：经过修正主傅立叶级数方程，得到一个具有滑动窗口的回归方程，选用两个不一样的循环序列来存储每个采姿态周期核算的正余弦系数，新值掩盖老值，正余弦有些的总和也接连地被更新。（3）FBD检查法”。在这种办法中，把实践电路中的各相负载等效为串联在各相的等值电导，电路中的功率都耗费在这个等值电导卜，没有其他的能量丢失。依据等值电导对电流分解，可核算出需要抵偿的电流重量。（4）瞬时无功功率法。利用相至两相改换的思想，将相电压和电流改换至两相正交体系，从而核算出瞬时有功和无功功率；经过低通滤波后，得到直流重量，经改换可得到两相基波电流。再经过两相至三相反改换后，即得到基波电流，将总电流减去基波量，就能够得到谐波电流信号。（5）同步测定法。该办法核算体系平均功率，并按必定的规则在相内平均分配。它又可分为等功率法、等电流法和等电阻法，即把抵偿重量分配到相去，分别使抵偿后的每相功率、电流或电阻持平。抵偿后的电流均为与相电压同相位的正弦波，根本消除了无功和谐波成分，并且选用同步测定法的3种路径，还能够校正功率因数，削减线路损耗，平衡线路电流。

三、谐波控制策略及其控制方法

根据控制量不同，APF谐波控制战略可分为负载谐波控制、电源谐波控制和复合控制3种。负载谐波控制战略以负载谐波电流作为控制量，这种控制方法的指令电流运算电路的输入信号来自负载电流，这是APF最基本的一种控制方法。电源谐波控制战略以电源谐波电流作为控制量，也即是控制有源电力滤波器宣布相应抵偿电流，最终使得电源电流变成正弦波，因而可检查电源电流，运用指令电流运算电路求出其间的谐波电流，将其作为指令电流对有源电力滤波器进行控制。将上述两种控制方法结合起来就得到复合控制方法，这种控制方法下，可对负载中的谐波电流进行较好地抵偿，并且使系统具有非常好的动态功能和稳定性。

3谐波治理新技术

随着工业生产过程越来越复杂，工业负载引起的不再是单一的谐波问题，需要在抑制谐波的时候补偿大量无功功率、抑制电压闪变，同时，电力电子技术的发展也促进了谐波治理新技术的涌现。

图4工业整流负载设计与补偿一体化技术示意图

（1）工业整流负载规划与抵偿一体化技术，包含：a．高压侧整流体系抵偿技术。在进行工业整流负载规划时，一方面尽量下降负载谐波含量和提升功率因数，另一方面思考谐波与无功综合抵偿，抵偿计划示意图如图4所示。此种技术的特色是有载调压使整流装置触发角处于较小状态，提升功率因数，构成12脉波下降谐波。b．低压侧整流体系抵偿技术。对于电解电镀用的大功率高频开关电源，前级整流构造通常选用不可控整流或许晶闸管相控整流方法，导致大量谐波，严峻污染电网。传统解决计划是在公共母线侧装置元源滤波器组，通常装置谐波含量较高的5次、7次、11次、13次滤波器等，来滤除谐波、抵偿必定数量的无功功率。该无源电力滤波方法具有体积大、成本高、不可控的缺陷，滤波才能有限，但是其简略、可靠。如今的解决计划是选用高频PWM整流器代替不可控整流。为电解电镀供给直流电源，可有效下降网侧电流的谐波含量，提升功率因数。

四、谐波治理技术的发展趋势

工业供电质量要求越来越高、许多分布式发电接入电网、智能电网的建造和开展等因素赋予了谐波管理技术新的开展方向和内容，首要体现在以下6个方面：（1）谐波按捺将在谐波源处进行消除。谐波主动管理技术将会得到不断增加的重视，许多工业负载在进行计划时将采纳适宜的低谐波技术计划，以下降谐波带来的负面影响，以及管理谐波带来的额定本钱。（2）中高压谐波按捺技术的前进及使用。现在在国内低压配网（380V）侧的谐波按捺技术已进入_T业实用化进程，有关技术逐步成熟。但在6kV、10kV等中高压配网的谐波管理技术的使用研究还须进一步完善，特别是输电系统的谐波抑制技术。

结论

在电网运行的过程中，由于会产生大量的谐波，导致电力系统的运行效率下降，而且会导致设备出现故障，所以，在电网运行中要对谐波进行治理，通过对谐波的检测和控制，实现线性电流控制和电流滞环控制等方法，在对谐波进行检测的过程中，可以采用傅立叶级数法和瞬时无功率法，使谐波的检测更加得精确。

参考文献

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