变频电源谐波的危害与处理

一、变频电源运用中的疑问

在工业调速传动范畴中，与传统的机械调速比照，用变频电源调速有许多利益，运用十分广泛，但由于变频电源逆变电路的开关特性，对其供电电源构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一同作业，例如核算机和传感器，这些设备常常设备得很近，这么或许会构成彼此影响。因而，以变频电源为代表的电力电子设备是共用电网中最首要的谐波源之一，其对电力体系中电能质量有着首要的影响。供电体系谐波的界说是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分化，除了得到与电网基波频率一样的重量，还得到一系列大于电网基波频率的重量，这有些电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。谐波实习上是一种 烦扰量，使电网遭到“污染”，电能质量下降。电工技能范畴首要研讨谐波的发作、传输、丈量、危害及按捺，其频率计划通常 为2≤n≤40。

二、谐波的发作进程

向共用电网写入谐波电流或在共用电网上发作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首要的谐波源，例如带有功率电子器材的变流设备，沟通操控器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。

谐波发作的根柢要素是由于非线性负载所构成的。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性联络，就构成非正弦电流，然后发作谐波。

谐波频率是基波频率的整倍数，依据法国数学家傅立叶（M.Fourier）剖析原理证实，任何重复的波形都能够分化为富含基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波重量。谐波是正弦波，每个谐波都具有纷歧样的频率、凹凸与相角。谐波能够区别为偶次与奇次谐波。在平衡的三相体系中，由于对称联络，偶次谐波现已被消除了，只需奇次谐波存在，奇次谐波致使的危害比偶次谐波更多更大。中国工业公司也不断添加的运用发作谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直盛跋涉机、交-交变频设备、轧钢机直撒播动设备、晶闸管串级调速的风机水泵和操练电弧炉等。这些设备取用的电流对错正弦形的，其谐波重量使体系正弦电压发作畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备自身的特性及其作业情况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。 各种晶闸管电路发作的谐波次数与其电路办法有关，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安稳作业情况下，上述电路还会发作非特征谐波。进行谐波剖析和核算最有含义的是特征谐波，假定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，别的各次谐波幅值将削减。 当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流重量的相位纷歧样，其和将小于各重量的算术和。 变压器激磁电流中富含3，5，7等各次谐波重量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波供应了通路，故3次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可使3次谐波的剩余重量（最多可达20%）进入电网。

三、谐波危害

关于电力体系来说，电力谐波的危害首要体现有以下几方面：

（1）添加输、供和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，下降设备的运用率和经济效益：

（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添加。当写入电网的谐波频率坐落在网络谐振点邻近的谐振区内时，对输电线路和电力电缆线路会构成绝缘击穿。

（3）电力谐波对变压器的影响：

谐波电压的存在添加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在添加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大添加励磁电流的谐波重量。

（4） 电力谐波对电力电容器的影响：

富含电力谐波的电压加在电容器两头时，由于电容器对电力谐波阻抗很小，谐波电流叠加在电容器的基波上，使电容器电流变大，温度添加，寿数缩短，致使电容器过负荷乃至爆破，一同谐波还或许与电容器一同在电网中构成电力谐波谐振，使缺陷加重。

（5）影响继电保护和主动设备的作业牢靠性：

分外关于电磁式继电器来说，电力谐波常会致使继电保护及主动设备误动或拒动，使其动作失掉挑选性，牢靠性下降，简略构成体系事端，严首挟制电力体系的安全作业。

（6）对通讯体系作业发作烦扰：

电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流经过磁场耦合时，会在邻近电力线的通讯线路中发作烦扰电压，烦扰通讯体系的作业，影响通讯线路通话的了解度，乃至在极点的情况下，还会挟制着通讯设备和人员的安全。

（7）对用电设备的影响：

电力谐波会使电视机、核算机的图形畸变，画面亮度发作不坚决改动，并使机内的元件温度呈现过热，使核算机及数据处理体系呈现差错，严峻乃至危害机器。

此外，电力谐波还会对丈量和计量仪器的指示禁绝确及整流设备等发作不良影响，它现已变成其时电力体系中影响电能质量的大公害。

四、谐波处理

处理谐波疑问，按捺辐射烦扰和供电体系烦扰，可选用屏蔽、隔绝、接地及滤波等技能办法。处理谐波的首要办法有：加大体系短路容量;跋涉供电电压等级;添加变流设备的脉动数;改进体系的作业办法，设置沟通滤波器等都能减小体系中的谐波成分。沟通滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器两种。有源滤波器是一种向体系写入抵偿谐波电流，以抵消非线性负荷所发作的谐波电流的能动式滤波设备。它能对改动的谐波进行活络的动态盯梢抵偿，且抵偿特性不受体系阻抗影响。其构造相对杂乱，作业损耗较大，设备造价高;在抵偿谐波的一同，也会写入新的谐波。无源滤波器（又称LC滤波器）是运用LC谐振原理，人为地构成一条串联谐振支路，为欲滤除的首要谐波供应阻抗极低的通道，使之不写入电网。LC滤波器构造简略，吸收谐波效果显着;但仅对固有频率的谐波有较好的抵偿效果;且抵偿特性受电网阻抗的影响很大，在特定频率下，电网阻抗和LC滤波器之间或许会发作并联谐振或许串联谐振。

五、总述

无功功率抵偿， 谐波处理技能是其时乃至往后恰当长的时期内， 减轻电力供需敌视， 改进供电质量的一种行之有用的办法之一， 经广泛推行运用后， 能为国家和用户带来无量的经济效益和超卓的胡歌效益。将变频电源发作的谐波操控在最小计划内，抵达科学合理用电，按捺电网污染，跋涉电源质量。