電力系統(tǒng)中的諧波來自電氣設(shè)備,也就是說來自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機(jī)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(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類:隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī),凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。
有源濾波器主要是治理電流諧波,有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波,不會(huì)引起諧振,但是價(jià)位相對高。如圖所示為有源濾波結(jié)構(gòu)圖。
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(jì)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(jì)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。
如圖所示,針對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。
近年,隨著知識經(jīng)濟(jì)與信息時(shí)代的到來,電子計(jì)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(jì)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(shí),經(jīng)常出現(xiàn)程序運(yùn)行錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、時(shí)間錯(cuò)誤、死機(jī)、無故重新啟動(dòng)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(shí)狀態(tài)下工作,電子設(shè)備壽命會(huì)縮短40%,電機(jī)設(shè)備壽命會(huì)縮短30%,照明設(shè)備壽命會(huì)縮短35%~45%據(jù)統(tǒng)計(jì),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(gè)電感性負(fù)荷被切斷時(shí),就會(huì)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。
開關(guān)電源設(shè)備應(yīng)用很廣,它的工作原理是先把交流整流成直流,通過開關(guān)管控制變壓器初級電流的開通和關(guān)閉,從而在變壓器二次側(cè)感應(yīng)出電流,供給用電設(shè)備。此外,開關(guān)電源的頻率比較高一般在40kHz左右,不僅在整流時(shí)產(chǎn)生諧波,而且在開關(guān)管開閉時(shí),反射40kHz左右的波至電源。這類用電設(shè)備同樣是單臺(tái)容量不大,但它是應(yīng)用面最廣、量最大的非線性用電設(shè)備,它還有一定量的三次諧波,造成配變的中心線電流居高不下,而且三次諧波還會(huì)通過配變污染到10kV電網(wǎng)。
由電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成,其基本原理是利用電路諧振的特點(diǎn),形成某次或某些諧波的低阻抗通道,將大部分諧波電流分流,分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器和高通濾波器等幾種。通俗的來說,傳統(tǒng)的濾波器組成支路對諧波有吸引作用,對應(yīng)次的諧波大部分都進(jìn)去到這個(gè)支路。單調(diào)諧濾波器僅針對某一特定設(shè)計(jì)頻率,例如3次、5次、7次等,形成對特定次數(shù)諧波的低阻抗通道。實(shí)際中常用幾組針對不同頻率的單調(diào)諧濾波器和一組二階高通濾波器組成濾波成套裝置。無源濾波器中含有一定量的電容,可提供固定容量的無功功率,起到一定的改善功率因數(shù)效果。
常規(guī)有源濾波最高處理諧波2-65次無法消除高次諧波危害;ZRsineH諧波保護(hù)器正是針對用戶側(cè)高次諧波(2kHz-2OMHz)的污染,為用電設(shè)備提供諧波保護(hù),改善越來越惡劣的電能質(zhì)量的設(shè)備,諧波保護(hù)器采用了超微晶合金材料與創(chuàng)新科技的特別電路,對用電設(shè)備產(chǎn)生的隨即用戶側(cè)高次諧波和高頻噪聲、尖峰脈沖等干擾具有抑制和吸收作用;隨時(shí)跟蹤電源波形,瞬時(shí)濾除電源中的尖峰、用戶側(cè)諧波、雜波,矯正因諧波影響而產(chǎn)生畸變的電源波形;對噪聲進(jìn)行消化,改善電源波形,使電網(wǎng)電源波形變得光滑清潔,即提高了電網(wǎng)質(zhì)量,又保證了儀器設(shè)備的正常運(yùn)行。