配電網中諧波的產生機理研究
諧波的產生來自于兩個方面:一是輸配電系統產生諧波;二是用電設備產生 的諧波。其中用電設備產生的諧波最多。
(l)變壓器 輸配電系統中的諧波主要是由電力變壓器產生的。由于變壓器磁化曲線是非 線性的,鐵心的飽和,而且設計變壓器時考慮到經濟性,因此其工作磁密選擇在 磁化曲線中近飽和段上,但是這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,造成了其中含有 了奇次諧波.當鐵心的飽和度越高,則變壓器工作點離線性也就越遠,從而諧波 電流也就越大,其中3次諧波電流的含量甚至可以達到額定電流的0. 5%左右。
(2)低壓配電網中的各種電器設備 在家用電器中,其中有不少家用電器中含有非線性元件,這些非線性元件就 會產生諧波電流。這種家用電器主要包括電視機、、電冰箱、各種節能燈、洗衣機、、 電磁爐、微波爐、激光打印機、充電器、計算機、調速驅動、以及各種醫療和科 研用的儀器等。
其勵磁電流所占比例比較大,雖然其單個容量小,只有數十瓦到 數千瓦,但是總的數量很多而且分布很廣,因此它們的總和產生的高次諧波就會 對電力系統造成不小的影響,從而加重了電網的諧波污染。
(3)電力電子裝置 有很多開關電源設備以電力電子元件為基礎,比如相控調速和調壓裝置、各 種交直流變流裝置(斬波器、變頻器、逆變器和整流器等)、雙向晶閘管可控開關 設備等[[6)。以上所述的非線性電氣設備(或稱之為非線性負荷)的顯著特點就是這 些非線性負荷從電網取用非正弦的電流。
意思是:即使電源提供給這些負荷的是 正弦波電壓,但是由于它們具有電流不隨電壓變化而變化的非線性電壓—電流 特性,因此流過電網的電流是非正弦的。其產生的電流波形是由基波和其基波頻 率整數倍的諧波而組成的(即產生的諧波),而產生的諧波使的電網電壓嚴重失真。 此外,電網還必須向這類負荷產生的諧波提供額外的電能。
由于晶閘管整流 裝置需要采用移相控制,使得從電網吸收到的是缺角的正弦波,而留給電網的則 是正是晶閘管沒有吸收的正弦波的另外一部分,顯然在這部分中含有大量的諧波。 如果整流裝置為單相整流電路,則在接感性負載時其中將含有奇次的諧波電 流,其中的3次諧波含量更是可以達到30%;而在接容性負載時其中則含有奇次的 諧波電壓,其諧波的含量隨著電容值的增大而增大.但是如果整流裝置為三相全 控6脈沖整流器,變壓器原邊及其供電線路上則含有5次及以上奇數次的諧波電 流;如果整流裝置是12脈沖整流器,則其含有的諧波也還有11次及以上奇數次 的諧波電流。
統計表明,電網中由電力電子裝置所產生的諧波占電網所有諧波總 含量的接近4096,因此電力電子裝置是電網中最大的諧波源。這也是本文主要研究 的諧波源。電力電子裝置中,應用較為廣泛的有三相PWM整流器,因此主要研究了三相電壓型PWM整流器。
責任編輯:電力交易小郭
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