一、传统的抑制方法
① 增加换流装置的相数
换流装置是电力系统的主要谐波源之一。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk±1和pk(p为整流相数或脉动数,k为正整数)。当脉动数由p=6增加到p=12时,可以有效的消除幅值较大的低频项,(其特征谐波次数分别为12k±1和12k),从而大大地降低了谐波电流的有效值。
② 增装动态无功补偿装置,提高供电系统承受谐波的能力
在技术经济分析可行的条件下,可以在谐波源处装设动态无功补偿装置:静止无功补偿装置(SVC-Static Var Compensator)或更先进的静止同步补偿装置(STATCOM Static SynchroncusCompensator),以获得补偿负荷快速变动的无功需求、改善功率因数、滤除系统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等,提高供电系统承受谐波的能力。
③ 加装交流滤波装置
采用交流滤波装置在谐波源附近吸收谐波电流,降低连结点的谐波电压,是一支谐波污染的一种有效措施。滤波装置由R、L、C等元件组成串联谐振电路,利用其串联谐振时阻抗最小的特性,这样就消除5、7、11等高次谐波。
④ 防止并联电容器组对谐波的放大
在电网中并联电容器组能起到改善无功功率因数的作用。当谐波存在时,在一定的参数下,它会对谐波有放大作用危及电容器本身和附近电气设备的安全。可以采取改变电容器的串联电抗器,避免电容器对谐波的放大。
二、新型的谐波抑制措施
有源电力滤波器(APF),是一种新型谐波抑制和无功补偿装置,它不同于传统的LC无源滤波器(只吸收固定频率的谐波),它能对电流和频率都在变化的无功进行补偿,可以实现动态补偿。
图1为最基本的有源电力滤波器,图中,es表示交流电源,负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统由两大部分构成,即谐波和无功电流检测电路以及补偿电流发生电路。其基本工作原理时,检测补偿对象的电流和电压,经谐波和无功电流检测电路计算得出补偿电流的指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿电流,补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消,最总得到期望的电源电流,达到了抑制谐波的目的。
有源滤波器按其接入电网的方式,可分为串联有源滤波器和并联有源滤波器两大类。目前实际应用的AFP装置中,90%以上是采用电压逆变器的并联型结构。近年来,为了发挥有源滤波器的优势,提高性能,减少容量,降低成本,增强适用性,又设计出了串、并联混合型的有源滤波器。即有源滤波器APF和无源滤波器PPF构成混合滤波系统HPFS,用PPF滤除谐波电流,再用APF来改善滤波效果,并抑制串联谐振的发生。为了适应有源滤波器多功能复杂控制的需要,一些变结构控制、模糊控制和人工神经网络等现代的新型控制方法的应用,使其获得了更好的控制性能和效果。目前常用的PWM生成方式有:三角波比较法,滞环控制法,预测控制法,特定消谐法和空间矢量法。因此,通过PWM调制和开关频率的多重化技术的提高,能够实现对高次谐波的有效补偿。当有源滤波器的容量不大时,通常采用IGBT和PWM技术进行谐波补偿;当容量很大时,采用GTO以及多重化技术进行谐波补偿,效果比较显著。
三.结束语
谐波污染是伴随电力工业的诞生就存在的。近年随着电子工业的飞速发展,大量非线性负荷在电力系统的出现,致使谐波污染愈加严重。常规的抑制措施并没有有效地减少电网谐波。有源滤波器APF的广泛应用,尤其是与无源滤波器构成混合滤波系统,使电网电能质量有了相当大的提高,值得继续推广和应用。
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