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我国谐波治理技术的现状浅析

      国内对有源电力滤波器的研究始于20世纪80年代末期。
 
      经过20多年的发展,我国在谐波治理技术上取得了不小的成就,现在所用的谐波治理技术和等待解决的问题如下:1)电力系统谐波污染十分严重,其中5次,7次,11次谐波电流含量对电网危害很大通过对电力协同谐波状况的测试,可知目前谐波污染十分严重,有气是早些年因经济的高速发展,大量投入运行变频器和电化学用特大功率产生的5次,7次,11次谐波电流的含量分别占基波的20%,11%,6%。
 
      这种符合对大功率的用户来说危害很大,是的电动机,变压器等用电器的铜损铁损打打增加,缩短了设备的使用寿命。
 
      2)无源滤波器技术成熟,性价比高,但有其固定缺陷无源滤波器的工作原理决定了它存在着:谐振频率依赖于元件参数,因此只能对主要谐波进行滤波,且LC参数的漂移会导致滤波特性改变,使滤波性能不稳定;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LC网络的设计较困难;电网的参数与LC可能产生并联谐振使改次谐波分量放大,使电网供电质量下降;电网中的某次谐波电压可能在LC网络中长生很大的谐波电流等固有缺陷。
 
      3)有源滤波因成本高及单柜容量小,阻碍了其在国内的推广对于严峻的谐波污染问题,有源滤波是提高电能质量的有效工具。
 
      有源滤波作为高科技技术,正在不断完善和发展中。
 
      由于国内有源滤波器的电力电子器件几乎全靠进口,因此决定了其成本较高,另因控制技术复杂,单柜容量小,自身损耗大,加之目前国际上大容量有源滤波器技术还不十分成熟,所以当前国内可实用化常见的有源滤波器容量仍不超过600kVar,且其运行可靠性也不及无源滤波装置,因此有源滤波技术还需进一步地改善和提高。
 
      4)谐波检测准备性有待提高在谐波和无功的实时检测方面,现有的方法都难以同时满足检测精度和检测的快速响应性能,只能在这两者之间采用折中的方式,在满足一定的检测精度的基础上尽可能提高检测的动态响应速度。
 
      另外,现有的检测方法没有考虑到基波电流远大于谐波电流的实际情况,也没有考虑到基波电流波动对谐波电流检测的影响,因此,在谐波含量很小和基波电流波动较大时会有较大的检测误差。
 
      5)电网参数分析不够全面在系统分析方面,电网参数的时变性是谐波滤波器研究和应用的主要难题,现有的分析方法一般只考虑了负载谐波电流的时变性或者是电源谐波电压的时变性,而没有考虑电网其他参数如电网等效阻抗和电网频率等的时变性。
 
      6)谐波治理控制策略应更灵活在控制策略方面,电力系统以及有源滤波器的非线性和各个控制参数之间的耦合作用使得有源电力滤波器难以获得很好的补偿性能,为此,需研究诸如自适控制,非线性控制以及控制参数之间的解藕控制等先进控制算法。
 
      另外,现有的控制策略都是自始自终都采用同种控制规律,不能根据电网参数的变化自动选择更为优越的控制策略。
 
      7)高压直流输电系统的谐波智力仍以无源滤波器为主,有源滤波已有研究和探讨。
 
      高压直流输电具有高压电压,大容量,远距离输电的特点,而自身工作原理又决定了其整流器和逆变器在运行过程中都不可避免地要产生大量的谐波,这些谐波必须通过滤波装置来加以抑制。
 
      以往的高压直流输电工程无论交流侧还是直流侧都采用无源滤波器,近年来,由于高电压,大功率的电力电子元件的出现,已有高压直流输电工程开始研究与探讨有源滤波器的应用。
 
      现在多数高压直流侧均为用两组双调谐滤波器进行滤波,这种滤波方式基本能够满足滤波的技术性能要求,但其经济性不太理想。
 
      8)用于特高压直流输电系统的滤波器研究至今仍只局限于理论研究鉴于目前世界上还没有一条特高压直流输电工程正式投入运行,因此针对特高压直流输电系统的滤波器研究只局限于理论研究,只能以高压直流输电的研究成果为基础,在结合特高压直流输电的特点,进行模拟实验,从而推导出可能适用于特高压直流输电工程的结论。

电力系统谐波治理技术的发展历史可分为以下几个阶段。1)20世纪70年代之前单纯的无源滤波器(PF)时代LC滤波器是传送的补偿无功和抑制谐波的主要手段。无源滤波器的理论研讨早在20世界70年代以前就已获得满意的结果,其特点是结构简单,运行可靠,价格低廉,但是性能不够理想。
 
      1。
 
      谐波治理技术的发展历史谐波问题在20世纪20年代末就引起了人们的注意,到了20世界50那年代,随着科学技术的进步,大量的非线性负载给店里系统带来了严重的谐波干扰,于是有关电力系统谐波问题的大量论文开始出现各种期刊杂志上,20世纪70年代以来,由于谐波所造成的危害日趋严重,世界各国对谐波问题都给予充分的关注,国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议。
 
      最近30年,对电力协同谐波问题的研究已超过了电力系统自身的研究范畴,并取得了前所未有的发展。
 
      电力系统谐波治理技术的发展历史可分为以下几个阶段。
 
      1)20世纪70年代之前单纯的无源滤波器(PF)时代LC滤波器是传送的补偿无功和抑制谐波的主要手段。
 
      无源滤波器的理论研讨早在20世界70年代以前就已获得满意的结果,其特点是结构简单,运行可靠,价格低廉,但是性能不够理想。
 
      2)20世界70年代,有源滤波器(APF)的开发研究时代用有源电力滤波器(APF)消除谐波的思路可以追溯到20世纪70年代SASAKIH和IMACHIDAT等人提出的拥磁补偿消除谐波的方法。
 
      1976年,GYUGYIL等人提出了用电力晶体管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无穷大的串联网络,因此可分为并联有源滤波器和串联有源滤波器
 
      按照PWM逆变电路电源的性质又可以分为电压型有源滤波器和电流型有源滤波器
 
      3)20世纪80年代末期,串联APF与并联PF混合方案出现1988年PENGFZ等人首先提出串联APF加并联PF的结构,这种方案结合了无源滤波器和有源滤波器各自的优点,装置容量可以做的很大。
 
      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。
 
      使用中串联APF相当于一个谐波隔离装置,强制将负载的谐波电流流入无源滤波器,同事也阻止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。
 
      4)20世纪90年代初,APF与PF串联后与电网并联的混合型方案诞生1990年,FUJITH等人提出将APF与PF相串联后于电网并联混合型方案。
 
      其中APF为电流控制电压源,产生于线路中谐波电流分量成比例的电压,阻止谐波电流流入电网。
 
      该方案方便保护和隔离,因此更适合于高电压系统应用,不足之处是该电路对电网中的谐波电压非常敏感。
 
      5)20世纪90年代中后期,并联APF与串联APF的混合型方案得以突破1994年,AKAGIH等人提出一种综合了串联APF(APF1)和并联APF(APF2)的混合型滤波器
 
      APF1将电源和负载隔离,阻止电源谐波电源串入负载端和负载谐波电流流入电网。
 
      APF2提供一个零阻抗的谐波支路,吧负载重的谐波电流吸收掉。
 
      改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。
 
      6)SVC和PF相结合时补偿无功和抑制谐波的优选方案今年来,为减少无功和谐波为电网带来的危害,采用电力电子装置就近吞吐无功和吸收谐波源所产生的谐波电流,是提高功率因数和抑制谐波污染的有效措施。
 
      改方案以SVC相应速度快的特点有效解决了电压闪变和波动问题,而且可通过分相调节对三相不对称负载进行平衡化补偿以消除负序分量,并通过并联无源滤波器提供容性无功的同时滤除固定次谐波。
 
      7)20世纪末至今,采取主动治理措施是谐波治理的最理想方案20世纪末至今,通过增加电力电子变流装置输入与输出电压或电流的脉动数,是的变流装置产生的谐波次数相应增高,因此一些列次数较低,幅值加大的谐波得到了消除,谐波源产生的谐波电流同时得到很好的控制。
 
      如大电流输出的整流装置大多数采取的是晶闸管直接调压整流的形式,通过增加整流装置的脉波数,是的整流器产生的谐波次数也相应增高,因而从根本上减少了电网中谐波的含量。

 


【上一个】 我国谐波治理现状与措施 【下一个】 怎样减小UPS的谐波电流


 · 我国谐波治理技术的现状浅析

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