交流整流直流用電設(shè)備的諧波產(chǎn)生的原因是由于整流設(shè)備有一個閥電壓,在小于閥電壓時,電流為零。這類用電設(shè)備為了提供平穩(wěn)的直流電源,在整流設(shè)備中加入了儲能元件(濾波電容和濾波電感),從而使閥電壓提高,加激了諧波的產(chǎn)生量。為了控制直流用電設(shè)備的電壓和電流,在整流設(shè)備中應(yīng)用了可控硅,這使得該類設(shè)備的諧波污染更嚴(yán)重,而且諧波的次數(shù)比較低。
高次諧波頻率可能和雜散的電網(wǎng)電感及功率因數(shù)補(bǔ)償(PFC)設(shè)備組合的諧波頻率形成并聯(lián)諧振回路,諧振電路引起的諧波放大使電壓和電流波形畸變更為嚴(yán)重,從而導(dǎo)致設(shè)備過早 出現(xiàn)故障。諧波保護(hù)器消除了諧波污染,確保了功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的使用壽命
一般情況下,系統(tǒng)背景諧波以5次及5次以上,就需要配備4.5%到7%的電抗;3次及3次以上的諧波,需配備12%到14%的電抗。
近年,隨著知識經(jīng)濟(jì)與信息時代的到來,電子計算機(jī)、精密醫(yī)療儀器、微處理器以及其它數(shù)字化電子設(shè)備應(yīng)用日益普遍;電子計算機(jī)、微處理器以及其他電子儀器設(shè)備普遍存在對供電電源的諧波質(zhì)量要求很高的特點(diǎn),由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運(yùn)行時,經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機(jī)、無故重新啟動甚至造成用電設(shè)備永久性損壞,給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。一般設(shè)備在“瞬變”發(fā)生頻次20萬次/小時狀態(tài)下工作,電子設(shè)備壽命會縮短40%,電機(jī)設(shè)備壽命會縮短30%,照明設(shè)備壽命會縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計,電子設(shè)備的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的;旧厦慨(dāng)一個電感性負(fù)荷被切斷時,就會有比正常電壓的峰值高很多倍的用戶側(cè)高次諧波產(chǎn)生。
無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設(shè)計為某頻率下極低阻抗,對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流,其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備,檢測負(fù)載諧波電流并主動提供對應(yīng)的補(bǔ)償電流,補(bǔ)償后的源電流幾乎為純正弦波,其行為模式為主動式電流源輸出。
由于現(xiàn)在科技發(fā)展迅速日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、智能建筑越來越離不開計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電力電子PLC控制技術(shù),人們?nèi)粘I钰呄蛑悄芑钪谐霈F(xiàn)越來越多的現(xiàn)代化電力電子設(shè)備和裝置,如計算機(jī)、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)字辦公設(shè)備、復(fù)印機(jī)、微波爐、錄像機(jī)、電視機(jī)及各類充電器等日常辦公生活用電器、各類高壓燈具(碘鎢燈、水銀燈、節(jié)能燈、日光燈等),造成了惡劣的諧波環(huán)境,對保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅。
我國電能質(zhì)量面臨的壓力主要來自兩方面,一是諧波污染日趨嚴(yán)重,二是工業(yè)設(shè)備、居民用戶對電能質(zhì)量有了更高更嚴(yán)格的要求。