有源濾波及智能電容技術(shù)在諧波治理上的應(yīng)用

范正豪

摘要：根據(jù)目前諧波污染的實際情況為基礎(chǔ)，使用有源濾波和智能電容補償技術(shù)，找到最高效的諧波治理方法。對系統(tǒng)中諧波以及無功電流進行治理。本文主要從諧波的概念出發(fā)，研究分析諧波帶來的危害，重點討論有源濾波和智能電容在諧波治理方面的作用。以此來推動工業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：有源濾波;智能電容技術(shù);諧波治理

通過有源濾波和智能電容補償技術(shù)，研發(fā)出經(jīng)濟高效的，并且具有大容量的無功補償功能的諧波治理系統(tǒng)。主要是解決諧波以及無功電流所帶來的影響，最終達到提高電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。保證功率因數(shù)達到0.95以上，最大程度的減少系統(tǒng)諧波污染的情況，使諧波治理和智能電容技術(shù)可以更好的使用在工業(yè)生產(chǎn)中。

一、諧波的概念

理想狀態(tài)的供電系統(tǒng)，要保證電流和電壓都是正弦波。在線性負(fù)載方面，當(dāng)對其施加上正弦波電壓時，電流也是表現(xiàn)為同頻率的正弦波，不過，在非線性負(fù)載上增加正弦波電壓的過程中，就會出現(xiàn)偏離正弦波形，最終出現(xiàn)諧波。

簡單來說，諧波的內(nèi)涵是指，主要是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解時，電流中所具有的頻率是基礎(chǔ)波的整數(shù)倍電量，剩余的大于基本波頻率的電流產(chǎn)生的電量。出現(xiàn)諧波情況，主要的原因在于基本波的電流出現(xiàn)畸變，而出現(xiàn)畸變是由于正弦電壓加壓與非線性負(fù)載。

二、諧波的危害

隨著我國科技的不斷發(fā)展，目前，電力用戶無論是家用電器、辦公自動化以及工業(yè)控制設(shè)備，越來越多的使用到電子整流、高頻電路等非線性元件。這些非線性元件的加入，會導(dǎo)致出現(xiàn)多種高次諧波。會直接影響電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)正弦波出現(xiàn)變化。這種情況如果不進行控制，會導(dǎo)致問題越來越嚴(yán)重，帶來的危害也越來越大。所以，諧波問題已經(jīng)逐漸被電力系統(tǒng)的技術(shù)人員所關(guān)注。對于諧波給電網(wǎng)帶來的主要影響，有以下幾個方面：

（1）諧波會產(chǎn)生諧波損耗，對于電網(wǎng)中的各類電氣元件以及構(gòu)件來說，都是額外的損耗，會對電網(wǎng)的工作效率造成影響。對發(fā)電以及輸電過程、用電設(shè)備的工作狀態(tài)，都會造成破壞。

（2）電氣設(shè)備工作時，諧波會影響電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，導(dǎo)致電氣設(shè)備工作異常。

（3）諧波對于繼電保護器來說，會影響保護器判斷，造成錯誤動作。

（4）諧波的出現(xiàn)會對相臨近的通信系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的影響。

三、有源濾波及智能電容技術(shù)

（一）有源濾波諧波治理的關(guān)鍵技術(shù)

有源濾波諧波治理的關(guān)鍵技術(shù)，一是電壓的檢測，二是電流的補償。通過電壓的檢測以及電流的補償，能夠找到合適的電源電流，并抵消諧波，實現(xiàn)諧波治理。完成電壓檢測以及電流補償?shù)倪^程，首先要通過指定電流原酸，完成電路內(nèi)補償指令信號的計算。這一計算過程是，當(dāng)補償電流導(dǎo)致電路放大時，通過電流運算，能夠計算得出補償電流和負(fù)載電流的匯總，從而獲得一個穩(wěn)定的補償電流，促使發(fā)布補償指令信號。其次，當(dāng)指令信號輸出時，就可以完成諧波補償過程，利用電路中的無功等電流，將諧波進行抵消，實現(xiàn)有源濾波諧波治理。

有源濾波諧波治理技術(shù)，主要是來自電力電子技術(shù)，以及高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術(shù)。通過這兩種技術(shù)的組合，有源濾波裝置能夠?qū)⒅卫磉^程劃分為電流運算過程以及補償電流過程，分別為指令電流運算電路，以及補償電流發(fā)生電路。由這兩部分電路組成的電力諧波治理設(shè)備，主要功能在于實現(xiàn)電路補償，并將諧波和基波進行分離，同時可以實現(xiàn)信號的處理，利用脈寬調(diào)至信號形式，實現(xiàn)補償電路的驅(qū)動脈沖發(fā)布。驅(qū)動脈沖的發(fā)布，主要包括IGBT、IPM兩個功率模塊。兩個模塊之間生成的電流，能夠與諧波進行抵消。這是由于驅(qū)動脈沖發(fā)出的電流，與諧波的幅值相等，同時極性相反。通過諧波抵消，有源濾波諧波治理完成了諧波消除的作用，并且是自動消除。

（二）智能電容無功補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)

（1）使用進口晶閘管控制電容器，實現(xiàn)無觸點、無沖擊和無過濾投切，和普通的補償柜相比，還具有消耗低、元件壽命長。免維護的特點。

（2）較少諧波諧振，最大程度的避免諧波放大。

（3）快速跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷無功變化，實現(xiàn)實時動態(tài)響應(yīng)。

（4）投切無沖擊，達到過零出發(fā)、投切速度塊、無機械觸點、無電弧重燃等目標(biāo)。

通過對以上關(guān)鍵技術(shù)的研究，研發(fā)出新型電力電子綠色節(jié)能產(chǎn)品，可以為石化企業(yè)提供性能更加可靠的自動化、智能化的新型綠色產(chǎn)品。達到節(jié)能減排、降低成本、環(huán)境保護的目的。

動態(tài)無功補償裝置是使用無觸點半導(dǎo)體模塊作為開關(guān)，使用自動化控制，主要是由控制器動態(tài)投切開關(guān)、電容器、電抗器以及保護元件等組成。控制器可以及時有效的對被測量的負(fù)荷進行檢測。動態(tài)控制可以投切不同組數(shù)的電容器，要保證功率因數(shù)從始至終都要去預(yù)期要求。晶閘管過零觸發(fā)確保投切電容無沖擊、無涌流、無過渡過程。

四、應(yīng)用技術(shù)

在實際應(yīng)用中，要將有源濾波裝置和低壓動態(tài)無功補償裝置使用在相對應(yīng)的配電室中。并且根據(jù)實際情況，使用合理的電能質(zhì)量分析儀對回路電流電壓值、諧波和功率等指標(biāo)進行測量。在實際工作中，主要分為以下三種情況。

首先，在有源濾波裝置和低壓動態(tài)無功補償裝置未使用時，通過電能質(zhì)量分析儀采集三相電壓電流波形、三相電壓電流值、功率因數(shù)、電壓諧波和電流諧波。

其次，在單獨使用有源濾波裝置的時候，電能質(zhì)量分析儀所采集的電壓電流數(shù)值、電壓電流諧波、功率因數(shù)和電流波形。

最后，有源濾波裝置工作模式作為補償諧波，智能補償自動模式。低壓動態(tài)無功補償裝置為自動控制，電能質(zhì)量分析儀所收集的畫面。

結(jié)束語：綜上所述，通過本文的研究，可以得到以下兩個結(jié)論。首先是單獨使用有源濾波裝置可以有效的消除諧波;其次，在有源濾波裝置和低壓動態(tài)無功補償裝置都投入使用后，有源濾波裝置選擇消除諧波的模式，低壓動態(tài)無功補償裝置使用自動控制模式，結(jié)果為三相電流波畸變程度得到控制，功率因素提高;通過這次測試，可以得出：通過使用有源濾波和智能電容技術(shù)，可以最大程度的消除諧波所帶來的影響，給電網(wǎng)的安全使用提供保障，最大程度的減少了諧波對電氣設(shè)備的危害。可以有效的節(jié)約能源的損耗。保證企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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