摘要：本文簡要分析了電力電子裝置的諧波抑制技術(shù)和無功補(bǔ)償技術(shù)，探討了無功補(bǔ)償技術(shù)中三種并聯(lián)電容器補(bǔ)償方式，探討了諧波抑制中無源濾波器和有源電力濾波器的應(yīng)用，并提出了有源功率因數(shù)校正技術(shù)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)電力電子裝置諧波抑制和無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置;諧波抑制;無功補(bǔ)償

1前言

電力電子裝置的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電路形態(tài)的靈活變換，提升用戶電能使用的高效性，但需要注意的是，當(dāng)前電力電子裝置的應(yīng)用也會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染和低功率因數(shù)的問題，這會(huì)對供電質(zhì)量造成不良影響，對電網(wǎng)諧波的抑制和無功補(bǔ)償能夠有效避免上述問題。基于以上，本文簡要研究了電力電子裝置諧波抑制及無功補(bǔ)償技術(shù)，旨在優(yōu)化電力電子裝置的應(yīng)用，保證供電質(zhì)量。

2電力電子裝置無功補(bǔ)償技術(shù)分析

在電力系統(tǒng)中，有多種方法可以實(shí)現(xiàn)無功功率的補(bǔ)償，例如同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)的應(yīng)用，SVC的應(yīng)用等。許多工程供電系統(tǒng)有著阻感性負(fù)載多的特點(diǎn)，其總等效負(fù)載呈感性，針對這種情況，主要采用并聯(lián)電容器方式來實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，從而提升其功率因數(shù)。下面就來簡要探討無功補(bǔ)償技術(shù)中的并聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)。以安裝位置為標(biāo)準(zhǔn)，可以將并聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)分為以下三種方式：

①集中補(bǔ)償方式：電容器組的安裝位置為母線，即在母線上集中安裝電容器組，這能夠有效提升整個(gè)變電功率因數(shù)，從而降低饋出線路無功損耗;

②分區(qū)補(bǔ)償方式：在功率因數(shù)較低的區(qū)域母線上分別安裝電容器組，這種補(bǔ)償方式效果更好，但需要注意的是，相較于集中補(bǔ)償方式來說，其補(bǔ)償范圍較小[1];

③就地補(bǔ)償方式：對于異步電動(dòng)機(jī)等感性設(shè)備以及熒光燈照明線路來說，可以在負(fù)載設(shè)備附近區(qū)域位置安裝電容器組，這種補(bǔ)償方式即為就地補(bǔ)償，就地補(bǔ)償能夠有效提升用電設(shè)備供電回路功率參數(shù)，同時(shí)有著改善用電設(shè)備電壓質(zhì)量的功能，但就地補(bǔ)償方式也有著一定的局限性，其電容器安裝有著分散性的特點(diǎn)，不利于監(jiān)測和維護(hù)，隨著低壓自愈式電容技術(shù)的發(fā)展，就地補(bǔ)償方式被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

3電力電子裝置諧波抑制技術(shù)分析

一般來說，供電系統(tǒng)諧波抑制與消除的方法主要包括兩種，一種是無源濾波器或有源電力濾波器的應(yīng)用，一種是對諧波源的改造，例如高功率因數(shù)整流器的采用及變流器相數(shù)提升。無源LC濾波器在工程上的應(yīng)用最為廣泛，其有著結(jié)構(gòu)簡單、成本低以及可靠性優(yōu)良等特點(diǎn)，其能夠?yàn)橹C波提供低阻抗路徑，在保留基波的基礎(chǔ)上來使諧波短路，從而實(shí)現(xiàn)諧波抑制作用，諧波能夠通過濾波器但不會(huì)進(jìn)入到供電系統(tǒng)中。下面簡要分析無源濾波器和有源電力濾波器兩種方式：

3.1無源濾波器

電阻、電抗器以及電力電容器按照一定的功能要求組合即可制得無源濾波器。其中單調(diào)諧濾波器是結(jié)構(gòu)和形式最為簡單的一種無源濾波器，在單一特征次諧波的抑制中有著良好的應(yīng)用效果，具體來說，單調(diào)濾波器之路在單一特征次諧波下串聯(lián)諧振，這就能夠形成低阻通路，使得次諧波電流盡可能小的流入電網(wǎng)，或不再流入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)諧波抑制的目的。對于若干特征次諧波的抑制來說，主要將若干個(gè)單調(diào)濾波器在電網(wǎng)中并聯(lián)。雙調(diào)諧濾波器也是無源濾波器的一種，其能夠同時(shí)對兩種頻率諧波進(jìn)行濾除，此外，還可以制作多階雙調(diào)濾波器，但其電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在實(shí)際中應(yīng)用較少，這里不再贅述。為了濾除某一次以上的諧波，還可以將無源濾波器設(shè)計(jì)為高通濾波器。無源濾波器結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)和使用成本較低，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)諧波的吸收，還能夠進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而改善功率因數(shù)，無源濾波器諧波抑制技術(shù)成熟，在諧波抑制和無功補(bǔ)償中應(yīng)用最為廣泛[2]。但需要注意的是，無源濾波器也有著一定的局限性，其主要通過并聯(lián)低阻抗通路來實(shí)現(xiàn)諧波抑制，系統(tǒng)和濾波器的阻抗比決定著濾波特性，這就使得其存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)：首先，運(yùn)行工況和系統(tǒng)參數(shù)會(huì)對濾波特性產(chǎn)生較大影響，設(shè)計(jì)相對困難，諧振頻率主要依賴于元件的參數(shù)，因此無源濾波器中能夠?yàn)V除主要諧波，一旦LC參數(shù)出現(xiàn)漂移，則濾波特性會(huì)受到影響，難以保證濾波性能的穩(wěn)定性;第二，電網(wǎng)參數(shù)和LC可能會(huì)影響諧波分量，產(chǎn)生的并聯(lián)諧振會(huì)增加該次諧波分量，從而降低了電網(wǎng)供電質(zhì)量。

3.2有源電力濾波器

有源濾波器的應(yīng)用也能夠?qū)崿F(xiàn)諧波抑制作用，主要通過可控的功率半導(dǎo)體將電流注入到電網(wǎng)中，此電流復(fù)制與諧波源電流相同，相位與諧波源相反，這就能夠保證總諧波電流為零，實(shí)現(xiàn)諧波電流補(bǔ)償。相較于無源濾波器來說，有源電力濾波器有著以下優(yōu)點(diǎn)：首先，有源電力濾波器不僅能夠?qū)Ω鞔沃C波進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)閃變的抑制，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，功能較多，且性價(jià)比相對合理;第二，有源電力濾波器的特性不會(huì)受到系統(tǒng)阻抗等相關(guān)因素的影響，避免與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振;第三，有源電力濾波器有著自適應(yīng)的特點(diǎn)，可控性和快速響應(yīng)性較好。就目前來看，我國對有源電力濾波器的研究越來越深入，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)元器件的發(fā)展，有源電力濾波器的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

4有源功率因數(shù)校正技術(shù)

開關(guān)電源等電力電子裝置的使用促進(jìn)了功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展，有源功率因數(shù)校正技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其不會(huì)產(chǎn)生諧波，且保證功率因數(shù)為1，是一種新型的變流器[3]。有源功率因數(shù)技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生諧波電流和諧波，因此不會(huì)涉及到無功補(bǔ)償和諧波抑制的問題，是一種積極主動(dòng)地節(jié)能較好措施，經(jīng)濟(jì)效益明顯，在未來的發(fā)展過程中，有源功率因數(shù)校正技術(shù)的應(yīng)用前景比較廣闊。

5結(jié)論

綜上所述，本文簡要分析了電力電子裝置無功補(bǔ)償技術(shù)中的并聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)，探討了三種主要補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。分析了諧波抑制技術(shù)中無源濾波器和有源電力濾波器的應(yīng)用，對比了二者的優(yōu)缺點(diǎn)。最后簡要探討了一種主動(dòng)節(jié)能降耗、不會(huì)產(chǎn)生諧波和諧波電流的有源功率因數(shù)校正技術(shù)。通過分析可知，電力電子裝置無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波抑制技術(shù)是相輔相成的，二者的進(jìn)步和發(fā)展是相互協(xié)調(diào)的。

作者:張園 單位:唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司

參考文獻(xiàn)：

[1]何軍.電力電子技術(shù)與諧波抑制、無功功率補(bǔ)償技術(shù)研究綜述[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(1):243.

[2]常曉,王霜.電力系統(tǒng)諧波抑制和無功補(bǔ)償裝置[J].河南科技,2015(19):124～125.

[3]陳起良.電力電子技術(shù)與諧波抑制、無功功率補(bǔ)償技術(shù)研究綜述[J].電子技術(shù)與軟件工程,2013(20):197.