文摘:介紹了諧波的危害及類型,，分析了有源濾波器的原理。
關(guān)鍵詞:諧波,；無源濾波器,；有源濾波器
0引言
目前，許多變電所的負(fù)荷中含有大量的非線性負(fù)荷,，如整流裝置,、交一交變頻裝置、煉鋼電弧爐,、電力機(jī)車,、交流電焊機(jī)、計算機(jī)的開關(guān)電源帶電子鎮(zhèn)流器的熒光燈,，它們工作時的電流也是非正弦電流,。諧波電流流經(jīng)系統(tǒng)中包括發(fā)電機(jī)、輸電線,、變壓器在內(nèi)的各種阻抗元件時,，必然產(chǎn)生非正弦的電壓降，使交流系統(tǒng)內(nèi)的各點的電壓波形也發(fā)生不同程度的畸變,。電壓畸變的程度取決于負(fù)荷容量與電網(wǎng)容量的相對比值以及供電系統(tǒng)對諧波頻率的阻抗,，畸變的電壓反過來對整流裝置從系統(tǒng)中取用的電流波形又有影響。因而諧波電流和諧波電壓是相伴而生,、相互影響的,。諧波對用電設(shè)備的正常運(yùn)行會產(chǎn)生如下不良影響，因此需在供電線路上設(shè)置有愿濾波器解決諧波問題
1諧波產(chǎn)生不良影響的種類
1.1通訊干擾
由于非線性負(fù)荷供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波對與其鄰近的通訊線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng),，在通訊系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不良影響,。
1.2對同步發(fā)電機(jī)的影響
電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī),，特別是以非線性負(fù)荷為主或以發(fā)電電壓直接供給非線性負(fù)荷的同步發(fā)電機(jī)，高次諧波對其有較大不良影響,。諧波電流引起定子特別是轉(zhuǎn)子部分的附加損耗和附加溫升,，降低了發(fā)電機(jī)的額定輸出。
1.3電力電容器的影響
由于電容器的容抗和頻率成反比,，電力電容器對諧波電壓*為敏感,。諧波電壓加速電容器介質(zhì)老化，介質(zhì)損失系數(shù)增大,，容易發(fā)生故障和縮短壽命,，諧波電流常易使電容器過負(fù)荷和出現(xiàn)不允許的溫升。電容器與電力系統(tǒng)還可能發(fā)生危險的諧振,。此時,，電容器成倍地過負(fù)荷，響聲異常熔斷器熔斷,，使電容器無法運(yùn)行。伴隨著諧振在諧振環(huán)節(jié)常出現(xiàn)過電壓,。
1.4電纜線路絕緣的影響
對電纜線路,，非正弦電壓使絕緣老化加速，漏泄電流增大;當(dāng)出現(xiàn)并聯(lián)諧振過電壓時,，可能引起放炮并擊穿電纜
1.5對變壓器的影響
諧波電壓使變壓器激磁電流增大,，頻率變壞并惡化其功率因數(shù)。諧波放大會造成主變聲音異常,。
1.6對測量儀表的影響
高次諧波對感應(yīng)型有功和無功電度表會引起誤差,，頻率愈高，誤差愈大,，且均為負(fù)誤差,。1.7對繼電保護(hù)自動裝置等的影響
當(dāng)諧波電壓水平教高時，對供電系統(tǒng)的電壓自動調(diào)節(jié)的誤差有所增加,。負(fù)序系統(tǒng)的高次諧波電流對具有負(fù)序電流濾波器的繼電保護(hù)裝置有不良影響,。諧波電流惡化甚至破壞利用電力線路作為聯(lián)系通道的運(yùn)動裝置的工作。高次諧波對脈沖--相位控制的可控硅(晶閘管)整流裝置的工作,，可能造成脈沖丟失而燒壞可控硅管,。
由于諧波的這些危害，所以在設(shè)計和建設(shè)非線性負(fù)荷的配電所時,，按國家標(biāo)準(zhǔn),。
2產(chǎn)生諧波的類型
諧波負(fù)荷電流是由所有的非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的，有以下幾類:
(1)開關(guān)模式電源(SMPS);
(2)電子熒光鎮(zhèn)流器;
(3)調(diào)速的傳動裝置;
(4)不間斷電源(UPS);
(5)磁性鐵芯裝置,。
3有源濾波器的原理和工作特點
3.1原理
有源濾波器的工作原理是從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流,，以抵消原線路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量,。其中核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系統(tǒng),，及其工作靠數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管(IGBT)來完成。
3.2系統(tǒng)組成
有源電力濾波器系統(tǒng)主要由兩大部分組成即指令電流檢測電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路,。指令電流檢測電路的功能主要是從負(fù)載電流中分離出諧波電流分量和基波無功電流,，然后將其反極性作用后發(fā)生補(bǔ)償電流的指令信號。補(bǔ)償電流發(fā)生電路的功能是根據(jù)主電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流,，計算出主電路各開關(guān)器件的觸發(fā)脈沖,，此脈沖經(jīng)驅(qū)動電路后作用于主電路。這樣電源電流中只含有基波的有功分量,，從而達(dá)到消除諧波與進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)哪康?。根?jù)同樣的原理，電力有源濾波器還能對不對稱三相電路的負(fù)序電流分量進(jìn)行補(bǔ)償,。
3.3特點
有源電力濾波器投入工作后,，對抑制供電電源中的諧波有著明顯的作用，治理后諧波含量小于5%,，使流入電網(wǎng)的諧波電流波形得到明顯改善電網(wǎng)電壓的波形也得到明顯的改善,，節(jié)能效果也很明顯，不需要建立諧波通路,，裝置本身的能耗也很低,。
有源濾波器*大的特點是對變化的諧波進(jìn)行快速的動態(tài)跟蹤，它跟據(jù)負(fù)荷的諧波進(jìn)行動態(tài)的補(bǔ)償,，它不但能濾去高次諧波而且能對基波無功進(jìn)行補(bǔ)償,，達(dá)到負(fù)荷的電流波形和系統(tǒng)的電壓波形一致，從而實行一機(jī)多能,，是諧波治理的理想裝置,。與無源濾波器相比，具有高度的可控性和快速的響應(yīng)特性,，并且能跟蹤補(bǔ)償各次諧波,，自動產(chǎn)生所需要變化的無功功率。其特性不受系統(tǒng)影響,，無諧波放大的威脅,，相對體積重量較小隨著有源濾波器在我國的不斷推廣應(yīng)用，也帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,。
4安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型
4.1產(chǎn)品特點
(1)DSP+FPGA控制方式,，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法,，運(yùn)行穩(wěn)定,；
(2)一機(jī)多能,，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功,，可對2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償,；
(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù),、裝置過溫保護(hù)功能,；
(4)模塊化設(shè)計，體積小,，安裝便利,，方便擴(kuò)容；
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,，使用方便,，易于操作和維護(hù)；
(6)輸出端加裝濾波裝置,，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響,；
(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級,；
4.2型號說明
4.3尺寸說明
4.4產(chǎn)品實物展示
ANAPF有源濾波器
5安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
5.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV,、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損,、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元,，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,，線路保護(hù)單元，兩臺共補(bǔ)或一臺分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成,?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器,、熱繼電器,、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動無功補(bǔ)償裝置,。具有體積更小,，功耗更低，維護(hù)方便,，使用壽命長,，可靠性高的特點，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,，可顯示三相母線電壓,、三相母線電流,、三相功率因數(shù)、頻率,、電容器路數(shù)及投切狀態(tài),、有功功率、無功功率,、諧波電壓總畸變率,、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,，自動尋找適宜投入（切除）點,，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù),、缺相保護(hù),、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能,。
5.2型號說明
AZC系列智能電容器選型：
AZCL系列智能電容器選型：
5.3產(chǎn)品實物展示
AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案
6結(jié)束語
有源濾波器作為提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性,、安全穩(wěn)定性及改善供電質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用發(fā)展很快,。隨著我國在有源濾波器的理論和實驗上取得一定的進(jìn)展,，有色行業(yè)中由于軋機(jī)容量大，負(fù)荷每個道次諧波參數(shù)變化大,，無源濾波器很難滿足有色行業(yè)大型軋機(jī)的工作特性,。因此有源濾波器在有色行業(yè)大型軋機(jī)上的應(yīng)用具有的優(yōu)勢，隨著技術(shù)的成熟和價格的不斷降低將逐步得到廣泛的應(yīng)用,。
通過以上分析,，有色行業(yè)軋機(jī)供電母線上設(shè)置有源濾波器，將很好的解決由諧波引起的一系列問題,，提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量,，保證設(shè)備的可靠安全的運(yùn)行。
安科瑞侯文莉
