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淺談諧波及無源濾波與有源濾波
諧波源及類型
如果正弦交流電壓加在設(shè)備上，產(chǎn)生的電流卻不是正弦交流電流,，這樣的設(shè)備就稱為非線性阻抗設(shè)備,，簡稱非線性設(shè)備。不是正弦波形的交流電就含有諧波成分,，所以非線性設(shè)備也稱為諧波源,。
工業(yè)電網(wǎng)中主要的諧波源有三種類型：三相橋式整流回路在每一相的正負(fù)波形上都會產(chǎn)生波形變化，一個(gè)周期里就有六個(gè)非正弦的波形,，所以稱為六脈波設(shè)備,。六脈波設(shè)備的諧波很有規(guī)律，會產(chǎn)生六的倍數(shù)加減1次數(shù)的諧波,，即5,、7、11,、13,、17、19……次諧波,，而且隨著諧波次數(shù)升高諧波幅值會逐漸降低,，所以通常只需要處理5、7,、11,、13次諧波。
這類設(shè)備包括有三相橋式整流器的所有設(shè)備,、比如直流驅(qū)動(dòng)器,、變頻器、軟啟動(dòng)器,，UPS電源等等,，是目前工業(yè)用電設(shè)備中常見的一類諧波源。
類似工業(yè)電弧爐這樣的設(shè)備工作時(shí),，電流波形變化很頻繁,，會分解出次數(shù)和幅值不斷變化的諧波。
非線性的單相設(shè)備,，比如帶有單相整流環(huán)節(jié)的電子儀器等等,，因?yàn)槿嗖粚ΨQ原因會在零線上形成3次零序諧波。
1 諧波對電力系統(tǒng)和各種電氣設(shè)備的危害
諧波容易使電網(wǎng)與補(bǔ)償電容器之間發(fā)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振,，使諧波電流放大幾倍甚至幾十倍,，造成過電流,，引起電容器、與電容器相連的電抗器和電阻器的損壞,，甚至引起嚴(yán)重事故,。
諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作、熔絲非正常熔斷,，同時(shí)也會導(dǎo)致電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確,。
諧波會造成變壓器、電動(dòng)機(jī)等機(jī)械振動(dòng),，噪聲,、溫升顯著增加，絕緣壽命縮短,。
諧波會引起設(shè)備和線路額外發(fā)熱,，增加損耗、加速絕緣老化,、降低使用壽命,。
諧波能延緩電弧熄滅，造成事故擴(kuò)大,。
諧波導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)中的中線電流顯著增加,，引發(fā)系統(tǒng)故障甚至事故。
諧波通過電磁感應(yīng)和傳導(dǎo)耦合等方式會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,，輕者引進(jìn)噪聲,，降低通信質(zhì)量;重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作,。
諧波會引起生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定,，造成產(chǎn)品不合格率上升，降低企業(yè)效益,。
諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于諧波而破壞的電氣設(shè)備中,，并聯(lián)電容器約占70%,，其中串聯(lián)電抗器約占30%。
諧波電流使電力系統(tǒng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,，降低了發(fā)電,、輸電、用電的使用效率,。
2 諧波治理及無源濾波與有源濾波的區(qū)別
目前諧波治理的技術(shù)主要有無源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)兩種,。
無源濾波技術(shù)是目前應(yīng)用為廣泛的諧波抑制手段，它是按照希望抑制的諧波次數(shù)專門量身制造的，采用電感,、電容的調(diào)諧原理,，將諧波陷落在濾波器中，以減少對電網(wǎng)的注入,。無源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡單,，成本較低，技術(shù)已比較成熟,，但是也存在著難以克服的缺陷： 1,、濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大,，極易與系統(tǒng)或者其它濾波支路發(fā)生串并聯(lián)諧振;
2,、只能消除特定的幾次諧波，而對其他的某次諧波則會產(chǎn)生放大作用;
3,、濾波,、無功補(bǔ)償、調(diào)壓等要求之間有時(shí)難以協(xié)調(diào);
4,、諧波電流增大時(shí),，濾波器負(fù)擔(dān)隨之加重，可能造成濾波器過載,，甚至損壞設(shè)備,。
5、有效材料消耗多,，體積大,。
有源濾波技術(shù)作為一種新型的諧波治理方法，是消除諧波污染,、提高電能質(zhì)量的有效工具,，與無源濾波技術(shù)相比，有著*的優(yōu)勢,，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,。
1、實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,，可對頻率和大小均變化的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償,，對補(bǔ)償對象的變化有極快的響應(yīng)速度;
2、有源濾波裝置是一個(gè)高阻抗電流源,，它的接入對系統(tǒng)阻抗不會產(chǎn)生影響,，因此此類裝置適合系列化，規(guī)?；a(chǎn);
3,、當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)裝置受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不存在與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)，同時(shí)能抑制串并聯(lián)諧振
4,、補(bǔ)償無功功率時(shí)不需要儲能元件,，補(bǔ)償諧波時(shí)所需要的儲能元件不大
5、用同一臺裝置可同時(shí)補(bǔ)償多次諧波電流和非整數(shù)倍次的諧波電流,，既可以對一個(gè)諧波和無功源進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償,，也可對多個(gè)諧波和無功源進(jìn)行集中補(bǔ)償
6、當(dāng)線路中的諧波電流突然增大時(shí)有源濾波器不會發(fā)生過載,，并且能正常發(fā)揮作用,，不需要與系統(tǒng)斷開
7、裝置可以僅輸出所需要補(bǔ)償?shù)母叽沃C波電流,，不輸出基波無功功率,，不但減小了有源濾波器的總?cè)萘浚€可以避免輕負(fù)荷時(shí)發(fā)生無功倒送現(xiàn)象,。
3. 結(jié)束語
隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)荷及諧波源種類及數(shù)量的增加,，其產(chǎn)生的諧波也越來越嚴(yán)重，急需治理,。低成本的無源濾波技術(shù)是目前普遍采用的治理諧波的方法,，此方法簡單，但存在一定的缺陷,。有源濾波技術(shù)可以對頻率和幅度都變化的諧波進(jìn)行治理,，但也存在初期投資大、運(yùn)行效率低的缺點(diǎn),，為此,，可以將有源濾波技術(shù)和無源濾波技術(shù)結(jié)合起來使用，既可以使有源濾波器降低,，又可彌補(bǔ)無源濾波器的缺陷,，是一個(gè)很好的發(fā)展方向。