谐波抑制技术_钱照明
谐波抑制技术
钱照明 叶忠明 董伯藩
(浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心 310027 杭州)
摘 要 按不同的应用场合阐述了抑制谐波常用的几种方法。重点讨论了被动型和主动型两种谐波抑制方案。被动型方案重点讨论了采用滤波器的方法,包括无源滤波器、并联有源滤波器、串联有源滤波器和各种混合型滤波器;主动型方案就现代多脉整流、多电平变流技术、PWM 技术、三相PFC 技术等作了简要介绍,并讨论了两种方案的优缺点。关键词 谐波抑制 有源滤波器 无源滤波器
1997-02-03收稿。
国家教委博士点基金资助项目。
0 引言
电力系统中的波形畸变主要来源于两大因素:第一是R ,L ,C 元件的非性线;第二是大量使用的电力电子装置。谐波对电力系统本身的影响主要表现在:消耗电力系统中的无功储备;增加输电线损耗;影响继电保护、自动控制等装置的可靠运行。对接入电力系统中的设备的影响主要表现在:测量仪表的测量误差增加;电机产生额外的热损耗;用电设备的运行安全性下降。对电力系统外的影响主要表现在
对通信设备的电磁干扰[1,2]
。
消除谐波,主要应从产生谐波的主要装置即电力电子装置出发,去研究解决的方法。消除谐波主要有两种途径:主动型,即从装置本身出发,设计不产生谐波的变流器;被动型,即外加滤波器,比如在电力系统中加L C 滤波器,或在装置的电网侧加有源滤波装置等。
图1是一个联于电力系统中较典型的电力电子装置示意图。变压器从公共联接点传递能量给装置,装置通过AC/DC 变流器将交流电转换为直流,再向后续负载供能。按照谐波抑制点的不同,谐波抑制技术可以分为:(a)电网或公共联接点的谐波抑制;(b)变流器交流侧的谐波抑制;(c)变流器的谐波抑制;(d )变流器直流侧对变流器入端电流的谐波抑制;(e)直流电路中电压纹波及谐波电流的滤波。下面简述电力电子装置的谐波抑制方法。
1 电网及公共联接点的谐波抑制
电网及公共联接点的谐波抑制目前主要通过无源滤波器或静止无功补偿器来实现,其原理与变流
图1一个联于电网中的电力电子装置示意图
Fig .1A power electronic device connected
in the power line
a
电网公共联接点
b 交流侧变流器
c
d e
直流侧功率接口
负载
器交流侧谐波抑制方法相同,只是功率等级较高。
2 变流器交流侧的被动型谐波抑制方案
交流侧的谐波抑制属于被动型抑制方案。由于此处的滤波器直接与电网相连,因此设计时应考虑到:邻近的谐波源对滤波器的影响;系统参数对滤波器的影响;后续变流器负载对滤波器的影响。
按照其采用的电路结构可以分为:无源滤波器方案、有源滤波器方案和混合滤波器方案三大类。2.1 无源滤波器(PF )
L C 滤波器是传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。图2是一种常用的整流电路。该电路中,C 的作用是减小直流侧的纹波,为了维持较稳定的直流电压,通常电容C 应选得较大;为了减小整流过程中的脉冲电流,在主电路中串联一个电感L ,L 的选择对入端的谐波和功率因数影响很大,L 增加将引起较大的电感电压降,使直流侧电压随负载的变化产生较大的波动。
图3是一个用并联无源滤波器滤除谐波的典型电路。一个串联的LC 并联在整流桥入端,其谐振频率 =1/L C ,应和电路的主要高次谐波频率相等。为了防止电网电压中的谐波电压在滤波器中产生较大的谐波电流,在入端串联一个电感L 1。
图4是一个L CR 网络串联在入端滤除谐波的
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1997年10月
电 力 系 统 自 动 化
A uto matio n of Elect ric P ow er Sy stems
第21卷 第10期
··
·
C
图2一种典型的整流电路Fig .2A typical rectifier circuit
L
▲
▲▲
▲▲
▲L 1
图3在交流侧加并联滤波器进行谐波抑制
Fig .3Ha rmonic suppression using shunted passive filter
C
L ▲
R
图4串联一个并联谐振网络
Fig .4
Harm onic suppres sion using series pass ive filter
C
L ▲
电路。L RC 并联网络的谐振频率和电网主要高次谐波频率相等,阻止变流器的主要谐波电流流入电网。
无源滤波方案是目前采用得最为广泛的谐波抑
制手段,它成本低、技术成熟,但存在以下缺陷[3～6]
:
(1)谐振频率依赖于元件参数,因此只能对主要谐波进行滤波,L C 参数的漂移将导致滤波特性改变,使滤波性能不稳定;
(2)滤波特性依赖于电网参数,而电网的阻抗和谐波频率随着电力系统的运行工况随时改变,因而L C 网络的设计较困难;
(3)电网的参数与L C 可能产生并联谐振使该次谐波分量放大,使电网供电质量下降;
(4)电网中的某次谐波电压可能在L C 网络中产生很大的谐波电流。2.2 有源滤波器
用有源电力滤波器(APF)消除谐波的思路可以追溯到70年代Sasaki H 和M achida T 等人提出的用磁补偿消除谐波的方法。1976年,Gyugy i L 等人提出了用大功率晶体管PWM 变换器构成APF,并正式提出有源滤波的概念。有源电力滤波器的思路也是给谐波电流或谐波电压提供一个在谐振频率处等效导纳为无穷大的并联网络或等效阻抗无穷大的
串联网络,因此可以分为并联有源滤波器和串联有源滤波器。其基本结构是一个DC /AC 逆变桥与/或一个谐波注入电路。按照PWM 逆变电路直流侧电源的性质又可以分为电压型有源滤波器及电流型有源滤波器。
2.2.1 并联有源电力滤波器
[7～9]
1986年,Akagi H 提出用并联有源电力滤波器消除谐波的方法[7],示意图如图5。这种装置相当于一个谐波电流发生器,它跟踪负载电流中的谐波分量,产生与之相反的谐波电流,从而抵消线路中的谐波电流。通过不同的控制作用,可以对谐波、无功、不平衡分量等进行补偿,因此功能很多,联接也方便。但是,由于电源电压直接加在逆变桥上,对开关器件电压等级要求高;负载谐波电流含量高时,这种有源滤波装置的容量也必须很大,因为兼具大的补偿容量和宽的补偿频带比较困难,所以它只适合于电感型负荷的谐波补偿;开关引起的谐波电流将影响电路中的PF 或电容器的滤波特性,若利用LC 网络吸收这部分高次谐波,由于L C 网络受电网参数的影响,PW M 逆变器输出的谐波频带又很宽,所以L C 网络难以设计。
APF
图5并联有源电力滤波器框图
Fig .5Diagra m of s hunted a ctive power filter
△
电网
负载
为了降低加到逆变桥的交流电压,可以选择用L C 串联或并联网络作为注入电路,如图6,7所示。在图6中,L C 在基波频率处串联谐振逆变桥不承受基波电压,而在谐振频率之外有Z r Z c ,滤波器产生的谐波电流可以完全流入主电路。并联L C 方式原理与之类似。
L
C 2
C 1图6串联谐振注入方式
Fig .6Harm onics injection with series resonance network
APF
为了使有源滤波器适用于大容量负载的补偿,
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?综述? 钱照明等 谐波抑制技术
o
o
图7并联谐振注入方式
Fig .7
Harm onic injection with parallel resona nce network
APF
L
可以将高次谐波和低次谐波分开各相单独补偿,也可将有源滤波与无源滤波相结合进行补偿。2.2.2 串联有源电力滤波器
图8是单独使用串联有源电力滤波器的方案。串联有源电力滤波器在此系统中相当于一个电压控制电压源,跟踪电源电压中的谐波分量,产生与之相反的谐波电压,使负载端交流侧电压为正弦波。
APF
图8串联有源电力滤波器框图
Fig .8Dia gram of a series active power filter
△
电网
负载
2.2.3 并联APF 与并联PF 混合型方案
1987年T akeda M 等人提出用并联APF 和并联PF 相结合的混合型有源电力滤波器方案,如图9所示。在这种电路中,APF 仍起着谐波补偿的作用,
PF 滤除大部分谐波,因此APF 容量很小。
但这种装置在使用时,电网与A PF 及APF 与PF 之间存在谐波通道,特别是APF 与PF 之间的谐波通道,可能使A PF 注入的谐波又流入PF 及系统中。
PF
APF
图9并联AFP 与并联PF 的混合型有源电力滤波器框图Fig .9Diag ram of a hybrid APF with a shunted APF
and a shunted passive filter
△
电网
负载
2.2.4 串联APF 与并联PF 混合型方案
这种方案结合了无源滤波器和有源滤波器各自的优点,装置容量可以做得很大。由于大部分谐波由相对廉价的无源滤波器滤除,装置成本相对较低。1988年Peng F Z 等人首先提出串联APF 加并联
PF 的结构
[10]
,如图10所示。
PF
APF
图10串联APF 与并联PF 的混合型有源电力滤波器框图Fig .10Diagra m of a hybrid AP F with a series APF
and a shunted passive filter
△
电网
负载
串联APF 为一个电流控制电压源,由PWM 控制产生与线路中谐波电流成正比的谐波电压,V c =K I sh 。因此对谐波电流,串联APF 可以等效为一个电阻,其阻值即为放大倍数,当K 远远大于电网阻抗和无源滤波器等效阻抗时,线路电压和电流中将只有很小的谐波残余,对工频APF 呈极低阻抗,因此串联APF 相当于一个谐波隔离装置。串联APF 强制将负载的谐波电流流入无源滤波器,同时也阻止了电源的谐波电压串入负载侧,无源滤波器是负载谐波电流的唯一通道。对谐振频率处的谐波,无源滤波器呈极低阻抗。
这种结构的缺点是:
(1)在低次谐波及其他频率处,要使K 远远大于无源滤波器等效阻抗是很困难的,因此对电网中的闪变分量,用该方法不能实现隔绝;
(2)当负载电流中存在无源滤波器不能滤除的谐波时,由于APF 强制这部分谐波流入PF ,这将在负载入端产生谐波电压;
(3)由于APF 串联在电路中,绝缘较困难,维修也不方便;
(4)在正常工作时,注入变压器流过所有负载电流。
2.2.5 APF 与PF 串联后与电网并联混合型方案
1990年,Fujit H 等人提出将APF 与PF 相串联后与电网并联的混合型方案[11],其示意图如图11。其中APF 为电流控制电压源,产生与线路中谐波电流分量成比例的电压。该方案可以等效为Peng F Z 的方案,并且由于注入变压器联接在Y 型联接的PF 的中性点上,方便保护和隔离,因此更适合于高电压系统应用,但是该电路对电网中的谐波电压
非常敏感[6]
。
2.2.6 并联APF 与串联APF 的混合型方案
1994年,Akag i H 等人提出一种综合了串联APF (APF 1)和并联APF (APF 2)的混合型滤波器[12],其示意图如图12。APF 1将电源和负载隔离,阻止电源谐波电压串入负载端和负载谐波电流流入
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APF
PF
图11APF 与PF 串联后与电网并联的
混合型有源电力滤波器框图
Fig .11Diag ram of paralld hybrid filter consis ting
of APF connected in series with PF
△
电网负载
电网。APF 2提供一个零阻抗的谐波支路,把负载中的谐波电流吸收掉。该方案在电网与公共连接点之间同时实现了电压和电流的净化。
APF2
APF1
图12
串联AP F 与并联APF 的混合有源电力滤波器框图Fig .12A hybrid APF with a series APF
and a shunted APF
△
电网
负载
目前,有源电力滤波器的主要研究内容包括:如何提高装置容量和性能价格比;如何使装置多功能化和小型化;在应用方面还必须解决电网中原有的
APF 、PF 及不同负载对补偿系统的影响
[13～16]
。总之,外接滤波器只是一种被动型滤波器。
3 主动型的变流器谐波抑制方案
3.1 多脉整流及准多脉整流
大功率电力电子装置(几百千瓦以上)常采用12脉或24脉变流器以减小网侧谐波电流。理论上讲,脉数愈多,对谐波的抑制效果愈好,但是脉数愈多,则整流变压器的连线愈复杂,体积愈大,成本也愈高,因此脉数并非愈高愈好。
图13是一个12脉整流方案,网侧谐波中不存在5次和7次谐波电流,但是THD 仍然相当高。准多脉整流,其基本原理是利用移相触发来近似实现多脉整流。准多脉整流实际上是将主电路的复杂性转移到控制电路,但抑制谐波的效果相同,因此很有发展前途。Choi 等人提出了两种将12脉系统变为具有24脉系统特性的方案[17]。图14是第一种新系统,该系统通过适当选择中心抽头扼流圈的抽头位置可以消除网侧谐波电流中的5次、7次、11次、13次、17次和19次谐波,获得24脉整流特性。
图13多脉整流
Fig .13M ulti -puls e rectifier
△
△
Y L
LOAD
图15是Choi 等人提出的另外一种利用自耦变
压器的新系统,适用于较小容量系统,其成本及重量、体积都大大降低。
·
I 01
-图14将12脉系统变为具有24脉系统特性的系统方框图
Fig .14Dia gram of a 12-pulse syetem with characteristics of a 24-pulse system
by em ploying a tapped interphase reactor
L 02
L 01I c1
I a1
I b1+
-V 01I 0D q
D p V m
+I 02
PA
+
V 02
-+
整流器Ⅰ
整流器Ⅱ
I b2
I a2I c2b1
a1
c1
b2a2
c2
I b
I c
I a
V b
V c V a n △
△～～
～51
?综述? 钱照明等 谐波抑制技术
··
·
·
·
·
·
·
+a1
c2c
c1
b2
b
b1a2a
I a
ZSBT I c2
I 01+
-PWM 逆变器交流传动装置图15利用自耦变压器的24脉系统方框图
Fig .15A 24-pulse rectifier system with a reduced kV A autotra nsform er
I a1
I b1I c1+-V 01D q D p
V m
I 02
V 02
-+整流器Ⅰ
整流器Ⅱ
I b2I a2
I c
I b
V c V b V a n ～
～
～3.2 多电平变流技术
对电流型变流器,将方波电流波形叠加,可以使输入电流为接近正弦且与电源电压同相位的阶梯波,其多电平结构和控制方法有相移多重化、顺序控制和非对称控制多重化等。对电压型变流器,必须用联接电感与交流电源相连,大多采用相移多重化,将方波电压叠加,使得变流器在网侧产生的电压是接近正弦的阶梯波,且与电源电压保持一定的相位关系[18]。
3.3 利用脉宽调制(PWM )技术消除谐波3.3.1 PWM 技术
其基本思路是控制PWM 输出波形的各个转换时刻,保证四分之一波形的对称性,根据输出波形的傅里叶级数展开式,使需要消除的谐波幅值为零,基波幅值为给定量,组成非线性超越方程组计算各开关通断时刻,达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。
3.3.2 最优脉宽调制(OPWM )
依据最优准则(T HD,脉动转矩最小等)构造目标函数,利用优化算法计算各个开关的通断时刻。3.3.3 改进正弦脉宽调制(SPWM )
这类方法有采样SPW M,区段面积等值法等,实质是将调制波周期分成N 等分。采样SPW M 法使脉冲宽度等于该等分中心点上正弦波采样值,而区段面积等值法使脉冲宽度正比于该等分的正弦波面积。
3.3.4 调制或跟踪型PWM 、自适应PWM
将实际的输出与调制波比较,电流超过某一给定的滞后区,改变开关通断状态,使之减小,否则反
之,迫使实际电流围绕参考信号振荡。3.4 移相式SPWM
多重化技术和SPWM 两者的结合,可以构成超大功率的变流器,并且具有波形失真小、动态响应快
等优点[19～21]
。其基本思想是:在多重化为L x 的组合装置中,使用共同的调制波,将各装置中的三角载波(频率为K c )相位相互错开2 /(K c L x ),利用SPWM 技术中的波形生成方式和多重化技术中的波形叠加结构产生移相式SPWM 波形。
4 直流侧抑制入端谐波电流的方法[22～24]
直流侧抑制入端谐波电流是通过DC/DC 变换电路控制入端电流,使其与电压具有相同的波形,其结果是使入端功率因数接近于1,因此不但补偿谐波电流,还补偿无功电流。就其工作原理而言,具有DC/DC 变换电路的任意一种形式(BUCK,BOOST ,BUCK-BOOST ,CUK ,SEPIC,DUAL-SEPIC )都可以用于控制其中的无源元件LC 的充磁或充电,从而校正入端电流波形。按入端电路的形式可以分为电感输入型和电容输入型两种。4.1 电感输入型
如图16所示为一个三相不控整流加恒频、连续工作状态(CFCM )的BOOST 校正电路,目前已广泛应用于小容量开关电源和UPS 中。由于BOOST 电感电流主要为输入电流,所以可以利用电流控制方法改善输入电流波形、减小差模电磁干扰,但是这种电路拓扑结构有其固有的缺点,即当BOOST 开关导通时,存储在二极管中的电荷必须通过主开关
52
器件实现反向恢复,从而造成主开关器件和二极管通过大的脉冲电流引起较高的开关损耗和宽带电磁干扰。为了克服这一缺点,零电压软开关技术被应用于这一拓扑;另一种克服上述缺点的方法是采用所谓“临界连续工作状态”的方法,即BOOST 开关工作于电感电流连接和断续的边界(CM /DM )的工作模式。这种方法提供了一种高效率的单相PFC 电路,但以2倍于输入峰值电流的开关峰值电流作为代价。
···
图16三相不控整流加BOOST 校正的电路Fig .163-phase diode -rectifier with a BO OST PF C
▲▲
▲
▲
▲
▲另外,对BOOST 电路,其输出电压需高于入端电压峰值,输入输出难以实现隔离,启动和过载冲击大,难以保护,空载性能差。利用CUK 和SEPIC 电路可以克服上述缺点,但以附加元件作为代价。单管三相SEPIC 校正电路如图17所示。
···
图17单管三相SEPI C 校正电路Fig .173-phase SEPIC PF C circuit
▲▲
▲
▲
▲
▲4.2 电容输入型
此类电路在提高可靠性、抗短路能力及降低输出电压等方面具有优越性。图18是电压源BU CK 电路。
△
图18电压源BUC K 电路
Fig .18V oltage source BU C K circuit
▲
▲
▲
▲▲▲
5 直流侧抑制出端谐波电压、电流的方法
在直流系统中抑制谐波和提高功率因数是一致的,采用的方法与交流电路中相似,即并联或串联无源或有源电力滤波器[25～28]。
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P ow er Supply System with Sw it ch-M ode R ipple R egulator .I EEE —I A ,1995,31(2):264～272钱照明,男,1939年生,博士,教授,博士生导师,研究所所长,研究方向为电力电子技术及电磁兼容。
叶忠明,男,1969年生,博士研究生,研究方向为电力电子技术及谐波抑制。
董伯藩,男,1938年生,副教授,研究方向为电力电子技术。
HARMONICS SUPPRESSION TECHNIQUES
Qian Zhaoming ,Y e Zhongming ,Dong Bof an
(T he N at ional Eng ineer ing R esear ch Centr e for A pplied Po wer Electr onics ,Zhejiang U niver sity ,310027,Hang zho u ,China )Abstract In t his paper ,commo nly used t ehniques for har monic suppr ession are br iefly rev iew ed .It put s empha sis on tw o main classes o f a ppro aches,passive and activ e.Concerning the passiv e techniques,passive filters(PF s),shunted active po wer filter s (PA PF s ),series act ive po wer filter s (SA P Fs ),v arious hybr id act ive po wer filter s (HA P Fs )and their adv antag es and disadv antages ar e discussed.F or active techniques,the mo der n mult i-pulse r ectify ing ,multi-lev el co nver ters,PW M a nd 3-phase P FC conv erter s are discussed co ncisely .
Keywords har monics suppressio n act ive po wer filter passiv e filter
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电力系统谐波及其抑制方法
电力系统谐波及其抑制方法 发表时间：2019-01-09T10:01:01.477Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：潘国英[导读] 摘要：20世纪80年代以来,随着电力电子技术的发,电力系统的发展及电力市场的开放,各种非线性负载(谐波源)应用普及,产生的谐波对电网的污染日益严重,电能质量问题越来越引起广泛关注。 (佛山禅城供电局广东佛山 528000) 摘要：20世纪80年代以来,随着电力电子技术的发,电力系统的发展及电力市场的开放,各种非线性负载(谐波源)应用普及,产生的谐波对电网的污染日益严重,电能质量问题越来越引起广泛关注。因此,谐波及其抑制技术已成为国内外广泛关注的课题。从对六脉冲整流装置进行了 Matlab仿真,并对某商业企业用电设备谐波及无功进行了现场测试,得出了实际无功损耗和谐波含有量。从而更加清楚的分析了该企业谐波分布及供电系统存在的问题。最后依据测试数据及企业实际情况提出了改造方案,放弃投资较大的有源滤波器,设计使用以无源滤波器为基础的HTEQ系列高速动态消谐无功补偿设备进行无功补偿和谐波消除,通过对方案的可行性验证,验证了该动态补偿装置具有良好的电流跟进性能和补偿性能,在有限的投入下获得最大的效益,很好的解决了企业内谐波及无功的影响。关键词:整流装置;谐波抑制;动态无功补偿;Matlab仿真 一、前言 本文以佛山东方广场翡翠城用户电房谐波产生和处理方案为例，首先简单分析了电力系统无功功率及谐波的产生原因和危害,介绍了当前电力系统谐波抑制的方法,并对各种谐波抑制方法的优点和缺点做了简要的评述。本文采用HTEQ系列高速动态消谐无功补偿设备能够对商业性质用户设备进行高速跟踪无功补偿与谐波抑制,通过对负荷配电系统和运行状况实测结果进行分析计算,确定了无功补偿和谐波治理需求,在此基础上提出了动态消谐无功补偿的技术方案。 二、正文 1、东方广场翡翠城用户电房用电概况。 1.1用电情况简介 根据日常巡视数据得知，翡翠城0.4KV配电房3#变压器，额定容量为1000kV A，主要负载为商业西餐厅用电、广场音响、LED灯等；变压器低压侧配1套低压纯电容无功补偿装置，总安装容量为300kvar，电容器型号为450-30-3，投切器件为接触器，共10条支路；补偿柜投入一路30kvar；整个补偿柜的主刀熔开关为600A。 1.2目前设备概况 存在问题:补偿柜内部器件有导线及元件烧坏而且电容器衰减比较快,无法正常投运。目前，变压器最大负荷电流150A左右，只有一家西餐厅用电较大,偶尔有广场音响及灯；当运行电流为41~125A A时，补偿功率因数为.89~0.94，且补偿柜只投1条支路。 针对导线及元件烧坏及电容器衰减比较快现象进行信息采集，了解低压用配电系统的电能质量情况。 2、测量当前电能质量 1、测试地点：#3变压器低压总开关 2、测试仪器：CA8332电能质量分析仪 3、执行标准： 电能质量公用电网谐波 GB/T 14549 电能质量电压波动和闪变 GB/T 12326 广东鹰视能效科技有限公司 4、变压器总开关出线端电能质量测试数据如下： 变压器总开关测试时其用电情况为：运行电流41~125A，电压395V，视在功率45~58kV A；有功功率56kW；无功功率12kvar；功率因数0.89~0.94；谐波电流畸变率8.6~22.7%，谐波电压畸变率1.2%；主要谐波频谱为3次和5次; 变压器总开关出线端测试数据： 图1：电流值41~125A左右图2：电流谐波总畸变率8.6~22.7% 图3：电压值395V左右图4：电压谐波总畸变率1.2%左右
串联电抗器抑制谐波
串联电抗器如何抑制谐波 关键字：串联电抗器谐波抑制电抗率选择无功补偿电抗器 前言 随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置，特别是静止变流器的采用，由于它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形发生畸变，从而引起电网的谐波“污染”。产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低，而且会严重削弱和干扰电网的经济运行，形成了对电网的“公害”。 电能质量的综合治理应遵循谁污染谁治理，多层治理、分级协调的原则。在地区的配电和变电系统中，选择主要电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设立电能质量控制枢纽点，在这些点进行在线电能质量监测、采取相应的电能质量改善措施显得格外重要。 在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，将会产生一定的谐波放大。在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法。串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流[1]，防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。但是串联电抗器绝不能与电容器组任意组合，更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。文章着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析，并提出电抗率的选择方法。 电抗器参数的计算 1 基本情况介绍 某110kV变电所新装两组容量2400kvar的电容器组，由生产厂家提供成套无功补偿装置，其中配置了电抗率为6%的串联电抗器，容量为144kvar。电容器组投入运行之后，经过实测发现，该110kV变电所的10kV母线的电压总畸变率达到4.33%，超过公用电网谐波电压（相电压）4%的限值[2]，其中3次谐波的畸变率达到3.77%，超过公用电网谐波电压（相电压）3.2%的限值[2]。
照明节能措施和方法【最新版】
照明节能措施和方法 1引言 有数据显示，我国建筑能耗是世界上同纬度国家的3倍，占全国一次能源消耗总量的27.8%;其次，照明、空调及其他电器设备，占全国建筑总能耗的46%，我国建筑能耗高于发达国家主要表现在建筑物保温与制冷、供热系统状况差。 随着房地产的快速发展，与之配套的照明产品的需求量也在大幅增长。在电能消耗上，照明产品成为继空调、采暖电器之后的第二能耗大户。照明能耗占到整个建筑电量能耗的25%~35%，占全国电力总消耗量的13%。而建筑照明在使用的过程中，除了灯源自身消耗的电能之外，其灯具也会产生相应的热量，这部分热量又是构成建筑第一能耗大户“空调、采暖”的主要热源之一。因此，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约20%~35%，保守按20%的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知在国民经济中起到很大的作用。在相关手册中已经对照明节能给出了准确的定义，提倡照明节能，不等于降低对视觉作业的要求和降低照明质量，照明节能是在保证照度标准和照明质量的前提下，保证不降低工作场所的视觉要求，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。照明规范中提出，以单位照度及单位面积所需用电量
(W/m2.lx)作为照明节能指标，力求提高照度而降低用电量。以下对照明节能多个技术方案进行分析。 2科学的节能照明设计 (1)合理的照明线路:照明线路的损耗约占输入电能的4%，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220V，照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线式供电比其他供电方式线路损耗小得多。因此，照明系统应尽可能采用三相四线制供电。 (2)合适的开关控制方式和充分利用自然光:自然光是免费的光源，充分利用自然光，是照明节能的重要途径之一，因此就要合理的设计照明开关，比如采取靠窗的灯具单独控制等措施。充分利用自然光，正确选择自然采光，也能改善工作环境，使人感到舒适，有利于健康。充分利用室内受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墙面的反射系数可达70%~80%，同样能起到节电的作用。 (3)照明方式的选择:在满足标准度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。例如工厂高大的机械加工车间，只用一般照明的方式，用很多灯也很难达到精细视觉作业所要求的照度值，如果每个车床上安装一个局部照明光源，用电
电网谐波及其抑制
电网谐波及其抑制
电网谐波及其抑制 ㈠电网谐波的有关概念 ⒈电网谐波的含义及其计算 谐波(harmonic)，是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数(Fourier series)分析所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。而基波是指其频率与工频(50Hz)相同的分量。 向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源(harmonic source)。 就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说，可认为其波形基本上是正弦量，即电压波形中基本上无直流和谐波分量。但是由于电力系统中存在着各种各样的“谐波源”，特别是随着大型变流设备和电弧炉等的广泛应用，使得高次谐波的干扰成了当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，亟待采取对策。 按GB/T14549-93《电能质量·公用电网谐波》规定，第h次谐波电压含有率
(HRU h)按下公式计算： HRU h=U h / U1× 100% 式中，U h为第h次谐波电压(方均根值)；U1为基波电压(方均根值)。 第h次谐波电流含有率(HRI h)按下式计算： HRI h=I h / I1× 100% 式中，I h为第h次谐波电流(方均根值)；I1为基波电流(方均根值)。 谐波电压总含量(U H)按下式计算： 谐波电流总含量(I H)按下式计算： 电压总谐波畸变率(THD u)按下式计算： THD u =U H / U1× 100% 电流总谐波畸变率(THD i)按下式计算：
THD i= I H / I1× 100% ⒉谐波的产生与危害 电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在的各种非线性元件。因此，即使电力系统中电源的电压为正弦波，但由于非线性元件的存在，结果在电网中总有谐波电流或电压存在。产生谐波的元件很多。例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、感应电动机、电焊机、变压器和感应电炉等，都要产生谐波电流或电压。最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉，他们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主要因素。 谐波对电气设备的危害很大。谐波电流通过变压器，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器出现过热，缩短使用寿命。谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机的铁心损耗明显增加，而且还要使电动机转子发生振动现象，严重影响机械加工的产品质量。谐波对电容器的影响更为突出，谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小，因此电容器很容易发生过负荷甚至造成
基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)
电力系统谐波抑制的仿真研究 目 录 １ 绪论…………………………………………………………………………… 1．1 课题背景及目的………………………………………………………… １．2国内外研究现状和进展………………………………………………… 1.2．１国外研究现状 …………………………………………………… 1．２.１国内研究现状 …………………………………………………… 1.3 本文的主要内容…………………………………………………………… ２ 有源电力滤波器及其谐波源研究……………………………………………… 2.1 谐波的基本概念………………………………………………………… 2.1.1 谐波的定义……………………………………………………… 2.1.2谐波的数学表达………………………………………………… 2.1．3电力系统谐波标准………………………………………………… 2.２ 谐波的产生……………………………………………………………… ２．3 谐波的危害和影响……………………………………………………… ２.4 谐波的基本防治方法…………………………………………………… 2.5无源电力滤波器简述…………………………………………………… 2.6 有源电力滤波器介绍…………………………………………………… 2.６.１ 有源滤波器的基本原理．……………………………………… 2.6．２ 有源电力滤波器的分类.……………………………… 2.７并联型有源电力滤波器的补偿特性…………………………………… 2.7．１谐波源………………………………………………………… 2.７．2有源电力滤波器补偿特性的基本要 求…………………………… ２.7.３影响有源电力滤波器补偿特性的因素…………………………… 2．7.4并联型有源电力滤波器补偿特性……………………………… 2.８ 谐波源的数学模型的研究……………………………………………… ２.8.1 单相桥式整流电路非线性负荷………………………………… 2.8.2 三相桥式整流电路非线性负荷.………………………………… ３ 基于瞬时无功功率的谐波检测方法…………………………………………… 3．1谐波检测的几种方法比较…………………………………………… 3.２三相电路瞬时无功功率理论…………………………………………… ３．２.１瞬时有功功率和瞬时无功功 率……………………………………… 3.2．2瞬时有功电流和瞬时无功电流……………………………………… 3.3 基于瞬时无功功率理论的p q -谐波检测算法．…………………… 3.４基于瞬时无功功率理论的p q i i -谐波检测法.…………………… ４并联有源电力滤波器的控制策略…………………………………………… 4.1并联型有源电力滤波器系统构成及其工作原理………………………… ４.2并联有源电力滤波器的控制研究.……………………………… ４．２.１并联有源电力滤波器直流侧电压控制…………………… 4．2．2有源电力滤波器电流跟踪控制技术…………………………… 4.2．２．1 P ＷM 控制原理………………………………………… ４.2.２.2滞环比较控制方
UPS供电系统中的谐波及其抑制
供电系统中的谐波及其抑制 一、概述 在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。 供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。 二、谐波产生的原因 在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。 在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。 接入低压供电系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。所谓稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波炉等产生的各次谐波的幅值随时间变化，称之为波动的谐波，这类设备对电网来说是一个随时间
谐波危害及抑制谐波的方法
谐波危害及抑制谐波的方法 2008-05-05 23:08:43| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。 近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，２０世纪７０年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。１９６６年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入１００～２００Ｖ脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。 国际电工委员会（ＩＥＣ）已于１９８８年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“ＩＥＥＥ电子电气工程师协会”于１９９２年制定了谐波限定标准ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（ＴＨＤ）应在５％以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求ＴＨＤ应低于３％。 1 电网谐波的产生 1.1电源本身谐波--由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。 1.2由非线性负载所致 1.2.1非线性负载---谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。 1.2.2 主要非线性负载装置 （１）开关电源的高次谐波：开关电源由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。 （２）变压器空载合闸涌流产生谐波:铁心中磁通变化时，会产生８～１５倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以３次谐波为主。
供电系统中的谐波及其抑制
供电系统中的谐波及其抑制 发布者：admin 发布时间：2006-6-27 15:48:56 来自：互联网浏览统计:20 减小字体增大字体一、概述 在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国取工业用电频率50Hz为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。 谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。 供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。 二、谐波产生的原因 在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。 在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
电力系统谐波分析及抑制技术研究
电力系统谐波分析及抑制技术研究 发表时间：2018-04-11T09:51:58.123Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：杜占科杨正张彬[导读] 摘要：谐波的存在会增加电网的供电损耗。并影响电网的安全运行。 （国网新疆电力公司阿克苏供电公司新疆阿克苏市 843000）摘要：谐波的存在会增加电网的供电损耗。并影响电网的安全运行。因此，如何抑制电网谐波引起了广泛的讨论。本文论述了当前电力系统谐波的产生的主要原因，并分析了电力谐波的危害，提出了几种电力谐波的抑制技术，为电力系统谐波问题提供帮助。 关键词：电力系统；谐波；危害；滤波器；抑制在电力系统用电，输电，发电等过程中，谐波已成为不可避免的问题，其已危及电力产生和输送以及用电方的安全运行。鉴此，分析谐波并最大限度地抑制谐波成为电力系统工作的重要课题。下面，就电力系统谐波及其危害进行详细分析，并提出有效的抑制谐波措施。 1.电力系统的谐波 （1）用电技术方面。在现代电力系统中，随着人们节能意识的加强以及电力电子技术的发展，众多通过电力电子开关、以非正弦电流方式高效用电的新型非线性负载得到了广泛的应用。这些以非正弦电流方式用电的新型非线性负载已经成为当今电力负载中最主要的谐波源。1992年，日本电气学会对其国内产生谐波的行业按比例进行了一个统计，除楼宇中的部分照明电源、冶金行业的电弧炉外，其他行业的谐波源大多来自电力电子装置，根据日本电气学会的统计，其比例高达90%。从表中还可以看出，来自楼宇的谐波源所占比例高达40.6%，其谐波主要由办公及家用电器等产生。可见，谐波畸变不再是工业设备所特有的现象，如今谐波现象已经蔓延到电力升降机、不间断电源、电视机、个人计算机等商业和居民用电设施中的电子设备。 （2）发电技术方面。由于当今社会对常规化石能源的需求日益增加，能源耗尽的危机日益严重，人们开始追求对清洁、无污染的新能源的开发利用。在电力生产中，许多利用清洁无污染的可再生能源发电的发电方式，如风能发电、太阳能发电、燃料电池发电等发电方式得到了越来越广泛的应用。这些新型电源大多以非正弦、非工频的方式供电，而传统公用电网是以三相电压、电流的对称正弦要求为发电与用电的品质指标。传统公用电网为了接纳非正弦、非工频的新型电源，一般通过电力电子电能转换装置将非正弦、非工频的电源转换为正弦、工频的交流电源，从而实现不同频率的电源或电网的同步运行。比如在输送风电的过程中，一般采用变频装置将风电接入电网，在此过程中，变频装置将会向电网注入一定数量的谐波，使得电网谐波来源更加复杂。 （3）输电技术方面。为了提高电压质量和系统的稳定性以及解决大容量远距离输电等问题，柔性交流输电技术和高压直流输电技术得到极大的发展和应用。柔性交流输电技术和高压直流输电技术以电力电子技术为支撑，通过电力电子装置实现对电网运行方式的灵活控制、调节，以实现对电能的安全、高效、经济输送。这些电力电子装置主要包括：用于提供无功功率补偿以改进电网电压控制和系统稳定性的静态无功补偿器（SVC）；用于提高输电线路输电容量和改善线路运行情况的可控串联补偿装置（TCSC）；用于电网潮流控制的统一潮流控制器（UPFC）以及用于高压直流输电技术的高压直流换流器等。上述电力电子装置大多数具有一个共同特性，就是产生谐波。因此，在使用这些装置对输电技术进行改造时，对其产生的谐波不得不进行一个详细的评估。 2.谐波的危害 谐波注入电力系统将会严重恶化电网的电气运行环境，危害电力系统的安全、稳定运行，同时，还会对电网电气设备以及用户用电设备的安全造成危害。 首先，对整个电网来说，谐波的产生与输送，将在输电网中增大网损，降低电能传输的效率；谐波电流在线路中引起畸变压降，降低了电网的电压质量；新型非线性负载的间断性用电方式降低了电源电压的工作效能；谐波电流恶化交流电能传输中的电气环境，易引发系统崩溃。 其次，对电网中的电气设备而言，因为电网中的电气设备是按工频、正弦电流工作方式设计的，谐波电流流过将会影响其最佳工作状态。例如：谐波电流会对电机、变压器等电磁设备的绕组及铁芯引起额外发热，使损耗增加，降低电磁设备的使用寿命；谐波电流会影响功率处理器、互感器的测量精度，引起电力测量的误差；谐波电流有可能造成继电保护装置、自动控制装置的工作紊乱；谐波电流的存在还可能会降低断路器、熔断器等设备的开断能力。 此外，随着工业控制技术的发展，工业生产中许多精密仪器、复杂的控制系统等对电能质量的要求也越来越高。谐波电流对其造成的影响，有可能会使工业生产造成巨大的经济损失。 3.电力系统的谐波抑制技术 如前文所述，电力系统谐波造成低劣的供电电能质量，严重危害电力系统的安全稳定运行和电网电气设备、用户用电设备的安全。在现有的技术水平下，为避免谐波的危害，保障电网及用户的利益，对电力系统的谐波抑制，已经成为电气工程学科的一个热门研究领域。目前对电力系统谐波抑制的方法主要可以分为预防性电力谐波抑制技术和补救性电力谐波抑制技术两种方法。 3.1预防性电力谐波抑制技术 预防性电力谐波抑制技术是指在设计构建系统或设备的过程中，通过选取合理的线路结构及元件参数，避免产生谐波或减少谐波。常见的预防性电力谐波抑制技术有如下几种：（1）利用设备的电气特性。该方法主要是对电气设备采用有效的接线方法或结构形式来减少或消除接入电力系统的设备所产生的谐波。比如对于变压器来说，其绕组采用三角形的接线方式能隔断3倍频谐波电流的流通。 （2）配电网重构。对多个谐波源同时接入电网的情况，可通过对配电网重构的方法，实现降低公共连接点总的谐波限值。这种方法是通过对配电网中的负荷进行再分配，限制负荷中非线性负荷的比例，控制非线性负荷产生的谐波电流在一定的范围内，使公用母线上的谐波电流限值不超过电力部门制定的标准。该方法只是达到降低谐波限值的目的，并没有达到谐波隔离的效果，谐波电流仍会注入电网中，有可能对电网及其他用户造成损害。显然，这并不是一种合理的谐波抑制的方法。（3）多脉波整流技术和高功率因数PWM整流技术。多脉波整流技术是将两个或更多个相同结构的整流电路按一定的规律组合，将整流电路进行移相多重联结，利用各整流负载的谐波电流相位差，使其相互叠加后可削弱或抵消电源输入端的部分谐波电流。例如12脉波整流技术可以有效削弱5次和7次谐波，24脉波整流技术可以有效消除11次和13次谐波。随着技术的发展，多脉波整流技术的脉波数可以达到一个很高的值，但同时也使系统结构更为复杂，需要对其可靠性、经济性等因素进行全面衡量。
谐波分析产生原因,危害,解决方法
谐波分析 一、谐波的相关概述 谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说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，其实谐波是一个正弦波分量。 谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性。由于非线性负荷的存在,使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形,其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降,其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变,这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。 电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波。因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。（2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。（3）非线性设备的谐波源，如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。 二、谐波的危害 谐波对电力系统的危害主要表现在:(1)谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,引发严重事故。(4)谐波会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。(5)谐波对临近的通信系统产生干扰,轻则产生噪声,降低通信质量;重则导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。 三、谐波的分析 由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高，谐波已成为电力系统的一大公害。我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。我国国家技术监督局于93年颁布了国家标准《电能质量——公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）。该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。这个规定给我国相关人员进行谐波检测分析、谐波污染的抑制提供了理论依据和大致思路。
电力谐波的产生原因及其抑制方法
电力谐波的产生原因及其抑制方法 随着工业的快速发展，在电力系统中，非线性负荷大量增加。这样的非线性负荷在电网中产生的干扰越来越严重，也越来越复杂化，使得电网的供电质量越来越差，对同一电网的其他用电设备和小型用户的影响越来越大。在电力系统中，谐波污染与电磁干扰、功率因数降低成为了三大公害。 一、谐波产生的原因 谐波是指一个电气量的正弦波分量．其频率为基波频率的整数倍，不同频率的谐波对不同的电气设备会有不同的影响。谐波主要由谐波电流源产生，当正弦波(基波)电压施加到非线性负载上时，负载吸收的电流与其上施加的电压波形不一至，其电流发生了畸变。由于负载与整个网络相连接，这样畸变电流就可以流人到电网中，这样的负载就成了电力系统中的谐波源。 二、谐波源的种类 在电力系统中产生谐波的主要谐波源有两种。 1．含有半导体等非线性电气元件的用电设备。比如工业中常见的各种整流电气装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电力、电子装置。 2．含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备，比如电弧炉、变压器、发电机组等电气设备。 三、谐波的危害 1．使供电线路和用电设备的热损耗增加。 (1) 谐波对线路的影响 对供电线路来说，由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随着频率的增加会很快增加，在线路中会有很大的电能浪费。另外，在电力系统中，由于中性线电流都很小，所以其线径一般都很细，当大量的谐波电流流过中性线时，会在其上产生大量的热量，不仅会破坏绝缘，严重时还会造成短路，甚至引起火灾。 而当谐波频率与网络谐振频率相近或相同时，会在线路中产生很高的谐振电压。严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿，造成恶性事故。 (2) 对电力变压器的影响 谐波电琏的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗及铜损，对带有不对称负荷的变压器来说，会大大增加励磁电流的谐波分量。 (3)对电力电容器的影响 由于电容器对谐波的阻抗很小，谐波电流叠加到基波电流上，会使电力电容器中流过的电流有很大的增加，使电力电容器的温升增高，引起电容器过负荷甚至爆炸。同时，谐波还可能与电容器一起在电网中形成谐振，并又施加到电网中。 (4)对电机的影响 谐波会使电机的附加损耗增加，也会产生机械震动，产生甚至引起谐波过电压．使得电机绝缘损坏。 2．对继电保护和自动装置的影响 对于电磁式继电器来说，电力谐波常会引起继电保护以及自动装置的误动作或拒动，造成整个保护系统的可靠性降低．容易引起系统故障或使系统故障扩大。 3．对通信线路产生干扰。 在电力线路上流过幅度较大的奇次低频谐波电流时，通过电磁耦合，会在邻近电力线路
照明节能技术和办法通用范本
内部编号：AN-QP-HT450 版本/ 修改状态：01 / 00 In A Group Or Social Organization, It Is Necessary T o Abide By The Rules Or Rules Of Action And Require Its Members To Abide By Them. Different Industries Have Their Own Specific Rules Of Action, So As To Achieve The Expected Goals According T o The Plan And Requirements. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 照明节能技术和办法通用范本
照明节能技术和办法通用范本 使用指引：本管理制度文件可用于团体或社会组织中，需共同遵守的办事规程或行动准则并要求其成员共同遵守，不同的行业不同的部门不同的岗位都有其具体的做事规则，目的是使各项工作按计划按要求达到预计目标。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 1.随着我国经济的快速增长，能源需求的大幅增加，能源供需矛盾突出。 尤其是近两年，全国用电量及电负荷增长较快，去年以来已有三分之二的省（区，市）出现了不同程度的缺电甚至拉闸限电现象，严重影响经济社会发展和人民生活水平提高。据统计，我国照明用电量已占总用量的10%～12%.按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约20～35%，按保守的数量采取20%的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知在国民经济
电力系统谐波及其抑制技术
电力系统谐波及其抑制技术 [摘要]随着电力市场的广泛开放以及电力系统的不断发展，人们越来越多的关注电能的质量问题。由于非线性荷载在电力系统中的广泛应用，因而所产生的谐波对电网造成越来越多的污染。本文主要分析了一些谐波产生的危害以及抑制谐波的各种措施，并针对目前电力系统治理谐波所存在的问题提出了自己的合理化建议，供大家参考、学习。 【关键词】谐波；谐波抑制；谐波治理 一、谐波产生的原因 电力系统是一个密不可分的整体，我们可以分析电力系统谐波产生的原因主要有: 1、电源本身质量不高而产生谐波：由于发电机三相绕组在制作上很难达到绝缘对称，铁心也很难达到绝对平均抑制，同步发电机所产生的谐波电动势是定子和转子之间的空气隙中的磁场非正弦分布所产生的。在发电机实际的运行中，气隙磁场不是严格的正弦波，只是含有一定的谐波成分。因此，在发电机的输出电压中，其本身就存在一定的谐波，而这其中的频率和谐波电压都是发电机本身的结构和工作状态。 2、输电系统产生的谐波：现在国家电网公司大力推行特高压电网，在特高压电网系统中广泛采用交流-直流-交流输电方式，两个交流系统采用直流系统连接（比如青藏联网工程）。当两个隔离的交流系统标称频率相同（或多或少会有一个频率差），用直流互联，这个很小的频率差在直流电压下被晶闸管投切到另一端变流器所调制，会和基波频率产生频拍，引起闪变电流流通，并可能激发机械谐振。 二、谐波的危害 谐波的存在对电网是一种污染，它使电力设备所处环境变化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来损害，其危害主要有： 1、变压器各类损耗增加。谐波会造成变压器的铜耗增大，其中包括对电阻、导体中的涡流、导体外部因漏通而形成的损耗1131。铁耗也随之增加，对于带不对称负载的变压器而言，其负载电流如果含有直流分量，则会引起变压器磁路饱和，因此会使交流励磁电流的谐波分量大大增加。 2、引起换流装置非正常工作。一旦换流装置的容量比例刚刚等于电网容量比例的1/3-1/2或超过的时候，在某些时刻虽然还没达到以上数值但电网参数则会造成较低次谐波次数的谐波谐振，常规控制角在交流电网电压畸变的情况下会形成触发脉冲间隔不等，系统的电压畸变会通过正反馈而被放大，从而影响整流器工作环境的稳定性，逆变器很可能因此发生连续的换相失败最终无法工作。 3、造成通信系统的非正常工作。电力线路上流过的幅值(3、5、7、ll)较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，与相邻近电力线间的通信线路会产生干扰电压，造成通信系统的非正常工作，对通信线路中通话的清晰度，当处在谐波跟基波的共同影响之下，会触发电话铃声响起，更严重的情况下会损坏通信设备并威胁人员的安全。此外，高压直流换流站换相工程中所产生的电磁噪声会影响电力载波通信正常的工作状况，还会影响到基于载波工作的闭锁和继电保护装置的失效，从而威胁整个电网的安全。
家用电器的谐波分析与抑制
图1 无源滤波电路图 2 T DA 4817G 管脚排列与管脚功能图 图3 T DA 4817G 应用电路图 家用电器的谐波分析 与抑制 浣喜明 湘潭机电高等专科学校(411101) 本文分析了家电产品对电网谐波的影响,介绍了功率因数的有源和无源校正方法。 关键词:家用电器 电网谐波 PF C 家用电器中采用电力电子线路取代传统电路,使其性能得到了很大的改善,但是它也产生大量的高次谐波注入电网,使电压、电流波形畸变,功率因数下降(严重时可降至0.6左右),这导致供电线路和变压器过热,用电器的额定值降低,常常引发设备事故。1 家用电器对电网谐波的影响 电网中存在非线性负载,这是产生高次谐波的主要原因。 各种家用电器中往往包含有可控或不可控的整流电路和大容量滤波电容等非线性元件,整流过程中二极管的导通角很小,它使输入交流电流不再呈正弦波,而是大幅度的尖脉冲,这种波形的电流,其基波分量很小,含有大量的高次谐波并注入电网。 电视机、影碟机、录相机、微型计算机等家用电器大都采用开关电源,它的变换频率高,电流波形为非正弦波,是家用电器中主要的谐波源。 随着家用空调器、电冰箱、电烤箱、微波炉等大功率电器的日益普及,电网三相低压不平衡的现象越来越严重,这也会使电网电流波形畸变,产生有害的谐波。 2 家用电器谐波的抑制措施 抑制谐波实质上是进行功率因数校正(Pow er F acto r Cor rection,简称 PF C )。功率因数校正分为无源校正和有源校正。 2.1 家用电器功率因数的无源校正 在电路中加入LC 滤波器来消除电流谐波、提高功率因数的方法称为无源校正。一种常用的无源滤波电路如图1所示,图中L 1、L 2、C 1、C 2和二极管D 5、D6、D7、C3、C4组成电源滤波器,这种电 路功率因数可达0.95,总电路谐波含量小于20%,它电路简单、成本低、适合各种家用电器的功率因数校正,但其谐波含量高、装置体积大是它的缺点。2.2 家用电器功率因数的有源校正 为了克服无源校正的缺点,在传统整流电路中加入有源开关,通过控制开关的通断强迫输入电流跟随输入电压变化,从而获得接近于1的功率因数,这种方法称为有源校正。 西门子公司生产的T DA 4817G 是一种性能价格比很高的单片P FC 控制IC ,适合几十至几百伏安的小功率家用电器的功率因数校正。它采用DIP 8封装,其 管脚排列与管脚功能如图2所示。 T DA 4817G 由误差放大器、电流比较器、零电流检测器、单象限乘法器、逻辑电路驱动器、内部电源等组成,是典型的变化频率断续工作电流型PF C 控制IC 。图3是T D A 4817G 的典型应用电路。理论和实际都证明,经T DA 4817G 校正后,输入交流电流与交流电压的波形均为平滑的正弦波,且相位同步。该电路作为一种升压变换电路,输入电压220V ,输出电压380～450V ,功率容量40～300W ,电路总谐波畸变 T HD 小于8%,线路功率因数大于0.99,效率可达 ?10?1 1998 家用电器科技 □综 述
中国的照明节能标准及规范
中国的照明节能标准及规范 赵建平张绍纲肖辉乾 (中国建筑科学研究院建筑物理所) 前言 建设节约型社会已成为我国的一项重要国策，各行各业都要认真做好节能、节地、节材、节水工作。绿色建筑的定义：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。目标：实现“以人为本”、“人一建筑一自然”三者和谐统一的重要途径，也是我国实施21世纪可持续发展战略的重要组成部分。我国政府从基本国情出发，提出发展“节能省地型住宅和公共建筑”，主要内容是节能、节地、节水、节材与环境保护，注重以人为本，强调可持续发展。为此国家颁布了多项有关照明节能的法规、标准及规范。照明标准和法规是进行城市照明建设的依据。是评价照明工程设计方案是否节能的重要准则。必须按标准规范办事的原则应引起设计、建设和管理人员的高度重视。 1目前国家政策、法规 (1)《民用建筑节能条例》已于2008年10月1日起开始实施了，其中的第19条：“建筑的公共走廊、楼梯等部位，应当安装、使用节能灯具和电气控制装置。” (2)2009年5月18日，财政部、国家发展改革委发布《关于开展“节能产品惠民工程”的通知》(财建(2009)213号)，决定安排专项资金，采取财政补贴方式，支持高效节能产品的推广使用。 (3)《国务院办公厅关于深入开展全民节能行动的通知》国办发(2008)106号(08．8．1)。控制路灯和景观照明。在保证车辆、行人安全的前提下，合理开启和关闭路灯，试行间隔开灯，推广使用可再生能源路灯。在用电高峰时段，城市景观照明、娱乐场所霓虹灯等要减少用电。各级行政机关、公共场所应关闭不必要的夜间照明，除重大的庆祝活动外，一律关闭景观照明。 (4)《国务院关于进一步加强节油节电工作的通知》国发[2008]23号(08．8．1)加快淘汰低效照明产品、减少城市照明用电、加强照明节电管理。 (5)《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》财建[2007]1027号财政补贴重点支持高效照明产品替代在用的白炽灯和其它低效照明产品，主要是普通照明用自镇流荧光灯、三基色双端直管荧光灯(T8、T5型)和金属卤化物灯、高压钠灯等电光源产品，半导体(LED)照明产品，以及必要的配套镇流器。国家采取间接补贴方式进行推广，即统一招标确定高效照明产品推广企业及协议供货价格，财政补贴资金补给中标企业，再由中标企业按中标协议供货价格减去财政补贴资金后的价格销售给终端用户，最终受益人是大宗用户和城乡居民。‘ (6)《“十一五"城市绿色照明工程规划纲要》建办城[2006]48号以2005年底为基数，年城市照明节电目标5％，5年(2006～2010年)累计节电25％。 (7)《关于进一步加强城市照明节电工作的通知》建城函[2005]234号 (8)《关于进一步加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》建城函[2004]204号：国务院、建设部2004～2008年相继制定了10个有关照明节能的文件。 2光源能效标准 1997年，我国开始了照明产品能效标准的研究工作，并于1999年11月正式发布我国第一个照明产品能效标准GBl7896—1999《管型荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》。之后，我国加快了照明产品能效标准的研究、制定工作，先后组织研究制定了白镇流荧光灯、双端荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯以及高压钠灯镇流器、金属卤化物灯镇流器、单端荧光灯能效标准。到目前为止，我国己正式发布的照明产品能效标准已有8项，如表1所示，从数量和质量两方面讲，我国照明产品能效标准的研究水平已位居世界前列。