电力电子技术与谐波抑制

1、电力电子技术与谐波抑制一、谐波的概念1.谐波的定义： 谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。2.产生原因： 由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。主要内容谐波的基本概念电力系统中谐波的危害电力电子技术在谐波抑制中的应用有源滤波器的展望二、谐波的危害(1)高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加线路损耗，浪费电网容量。(2)影响供电系统的

2、无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的情况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。(3)影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。 (4)谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。三、电力电子技术在谐波抑制中的应用目前常用的抑制谐波的方法主要有以下两种：1、无源滤波器PF 2、有源电力滤波器APF(1)基本原理 无源滤波器的主要结构是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿

3、的需要。基本结构如图1所示。1. 无源滤波器（2）无源滤波器的优点： 无源滤波器的生产成本较低，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另装并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。（3）无源滤波的缺点和不足： A.只能对特定谐波进行滤波 B.对谐波次数经常变化的负载滤波效果不好 C.可能与系统阻抗发生串并联谐振（4）无源滤波器的现状： 现在使用较多的滤波方法就是这一种，主要是因为成本低，用户容易接受。虽然滤波的效果不是太理想，但是能够满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它

4、能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服无源滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。2. 有源滤波器APF（1）有源滤波器的基本原理： 检测补偿对象的电流，然后通过控制电路注入一个与谐波电流相位相反的补偿电流，抵制谐波电流的影响，从而实现电源电流波形的正弦化。如图2所示。（2）有源滤波器的分类： 根据有源滤波器与谐波源连接方式的不同，可大致分为以下几种： A.并联型APF，如图3； 这种结构在实现谐波抑制的同时也可 用于补偿负荷的无功功率。 B.串联型APF，如图4； 它主要用于调节电压和功率因数、消除电压变、隔离电压谐波等。C.串-并联型APF，如图5； 它是一种综合了串联型APF与并联型APF的新型谐波补偿装置。现多称之为统一电能质量调节器。有源滤波器的展望 由于有源电力滤波器的成本较高，容量有限，目前的研究重点已转向由有源滤波器和无源电力滤波器构成的混合滤波系统。随着材料科学的