近年,隨著知識經(jīng)濟與信息時代的到來,電子計算機、精密醫(yī)療儀器、微處理器以及其它數(shù)字化電子設備應用日益普遍;電子計算機、微處理器以及其他電子儀器設備普遍存在對供電電源的諧波質(zhì)量要求很高的特點,由于高次諧波的存在,使得這些高靈敏的電子系統(tǒng)中運行時,經(jīng)常出現(xiàn)程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設備永久性損壞,給人們的工作和日常生活造成了巨大損失。一般設備在“瞬變”發(fā)生頻次20萬次/小時狀態(tài)下工作,電子設備壽命會縮短40%,電機設備壽命會縮短30%,照明設備壽命會縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計,電子設備的故障有75%是由于瞬變和浪涌造成的;旧厦慨斠粋電感性負荷被切斷時,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。
如圖所示,針對可控硅整流電源型諧波源,設置了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。
電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設備,也就是說來自發(fā)電設備和用電設備。由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機發(fā)出的電壓波形不可能是一點不失真的正弦波。目前我國應用的發(fā)電機有兩大類:隱極機和凸極機。隱極機多用于汽輪發(fā)電機,凸極機多用于水輪發(fā)電機。
如圖所示,針對可控硅整流電源型諧波源,設置了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。
交流整流直流用電設備的諧波產(chǎn)生的原因是由于整流設備有一個閥電壓,在小于閥電壓時,電流為零。這類用電設備為了提供平穩(wěn)的直流電源,在整流設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備的電壓和電流,在整流設備中應用了可控硅,這使得該類設備的諧波污染更嚴重,而且諧波的次數(shù)比較低。
1 什么是傳統(tǒng)的無源濾波器
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技術、通信技術和電力電子PLC控制技術,人們?nèi)粘I钰呄蛑悄芑钪谐霈F(xiàn)越來越多的現(xiàn)代化電力電子設備和裝置,如計算機、通訊系統(tǒng)、網(wǎng)絡控制設備、各種數(shù)字辦公設備、復印機、微波爐、錄像機、電視機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)和設備的安全正常運行造成了極大的威脅。