此外,弧電流的波形還有一定的非對(duì)稱性。正是由于弧電流是非正弦波,造成電弧加熱設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的諧波污染比較大,而且多為18次以下的低次諧波污染。其實(shí)電焊機(jī)在上世紀(jì)四、五十年代已廣泛應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)電弧加熱設(shè)備量少,電焊機(jī)應(yīng)用的同時(shí)率就更小了,對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響比較小,但發(fā)現(xiàn)在燒電焊時(shí),局部低壓電網(wǎng)的電壓和電流變化很大,有較大的諧波影響。
先來(lái)看諧波污染。諧波是指電壓、電流波形發(fā)生畸變,主要因負(fù)荷的非線性造成。近年來(lái),工業(yè)和居民用電負(fù)荷加大,以及電力電子裝置廣泛使用,導(dǎo)致電網(wǎng)諧波含量不斷上升。諧波污染會(huì)使得電能質(zhì)量下降,甚至影響電力系統(tǒng)的安全性能。
IT設(shè)備是精密性的設(shè)備,對(duì)各種頻率的干擾十分敏感,有高次諧波引起的電壓畸變將嚴(yán)重影響IT設(shè)備質(zhì)量,使通信線路比特錯(cuò)誤率大大提高,甚至可以高到使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
如圖所示,針對(duì)可控硅整流電源型諧波源,設(shè)置了5、7、11次單調(diào)諧濾波支路。由于特定次數(shù)的諧波電流值與所流經(jīng)支路諧波阻抗成反比,諧波源產(chǎn)生的諧波電流中,80~90%流經(jīng)濾波支路,只有10~20%的諧波電流注入系統(tǒng),起到很好的諧波濾除效果。
電能質(zhì)量的好壞關(guān)系著一國(guó)經(jīng)濟(jì)的總體效益,在美國(guó)每年就因電能質(zhì)量問(wèn)題造成直接或間接損失260億美元。鑒于此,我國(guó)必須高度重視起電能質(zhì)量治理。
干擾通訊系統(tǒng),降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量,破壞信號(hào)的正確傳遞,甚至損壞通信設(shè)備。
對(duì)于諧波分量而言,隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī),但隨著科技進(jìn)步,可控硅、IGBT等電子勵(lì)磁裝置的投入,使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10%以上時(shí),由于電機(jī)的磁飽和,會(huì)使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過(guò)額定電壓10%以上時(shí),也會(huì)使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國(guó)家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多,因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。
有源濾波器(Active Power Filter,簡(jiǎn)稱APF)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波),其應(yīng)用可克服LC無(wú)源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償),實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償,而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功。