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    整流設(shè)備諧波產(chǎn)生原因和治理

    時間:2022/7/29閱讀:241
    分享:

    01

    簡述

      各種電子設(shè)備和電子計算機,都需要由穩(wěn)定的直流電源供電。通常都是將工業(yè)用的交流電經(jīng)變換來獲得所需的直流電。傳統(tǒng)的把交流電變換成穩(wěn)定的直流電的方式主要分為變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等四個過程。

    02

    單相整流設(shè)備諧波分析

       常見的單相整流負載主要有,以電視機為代表的家用電器,特別是變頻空調(diào)、電磁爐等;節(jié)能燈、調(diào)光燈等照明設(shè)備;大尺寸的LED屏幕(采用很多開關(guān)電源并聯(lián)供電)

    1、單項可控整流電路原理圖。

     

    2、單項可控整流電路輸入電壓和輸出電壓波形

    3、單項可控整流輸入電流波形(發(fā)生畸變)

    4、輸入電流波形FFT分析,主要為150HZ(3次諧波)3N次諧波。

         諧波電流在流過變壓器時,會造成變壓器的損耗增加,從而導(dǎo)致變壓器的溫度過高。其中,三次諧波電流造成變壓器過熱的情況嚴重。三次諧波還會引起跳閘、零線過熱等諸多問題。

    03

    6脈整流設(shè)備諧波分析

      單向整流電路應(yīng)用在負載功率需求較小的場合,一般不超過1KW。而在機電產(chǎn)品中,有很多設(shè)備需要較大功率的直流供電電壓,這就要采用三相整流電路。比如工業(yè)變頻器、電弧焊機、車床、起重機等。其輸出功率在幾千瓦~幾百千瓦,由于功率較大,一般采用三相6脈整流電路來提供大功率直流電壓輸出。

     

    16脈可控整流電路原理圖。

     

    26脈可控整流電路輸入電壓和輸出電壓波形 

    36脈可控整流輸入電流波形(發(fā)生畸變) 

    4、輸入電流波形FFT分析,主要為250HZ(5次諧波)350HZ(7次諧波)6N±1等其它高次諧波。

    04

    12脈整流設(shè)備諧波分析

           12 脈波整流器由一個整流變壓器和兩個三相橋式電路構(gòu)成,整流變壓器為三繞組變壓器,兩個三相橋式電路對稱,并分別與整流變壓器的兩個低壓繞組連接。12 脈波整流器通過兩個 6 脈波三相橋式電路的組合,可以實現(xiàn) 12 脈動的效果。

    112脈整流電路原理圖。


    212脈可控整流電路輸入電壓和輸出電壓波形

    312脈可控整流輸入電流波形(發(fā)生畸變)

    4、輸入電流波形FFT分析,主要為550HZ(11次諧波)650HZ(13次諧波)12N±1等其它高次諧波。


       12脈波整流電路應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、自耦變壓器、航空飛機電源整流等領(lǐng)域、軌道牽引設(shè)備。APFSVG 對 12 脈波整流器的電能質(zhì)量治理,主要是對 12 脈波整流器進行無功補償和諧波治理。其無功補償比較容易實現(xiàn),而諧波治理比較復(fù)雜。


    05

    24脈整流設(shè)備諧波分析

       24 脈波整流機組整流以大幅度減少系統(tǒng)中的低次諧波含量。其主要由 臺相同容量的 12 脈波軸向雙分裂式牽引移相整流變壓器和 組由三相全波整流橋構(gòu)成的整流器兩部分共同組成。具有諧波分量低、電壓脈波小,濾波設(shè)備所需資金投入少等優(yōu)點。整流機組中的 臺整流變壓器閥側(cè)均有 套低壓繞組,分別采用 型和型接線,使得 套繞組的線電壓形成 30°的相位角。網(wǎng)側(cè)繞組采用 種不同的延邊三角形接線方式進行移相,左延接法實現(xiàn)移相+7.5°,右延接法實現(xiàn)移相-7.5°。通過移相處理,得到 套閥側(cè)繞組的線電壓互差 15°的相位角。它們各自經(jīng)過由三相全波整流橋構(gòu)成的整流器整流,在 組整流器的直流側(cè)并聯(lián)運行,組成 2x12 脈波整流系統(tǒng)。

         24 脈波整流系統(tǒng)低次諧波含量較低,通常使用在高鐵、地鐵等牽引系統(tǒng)。

    結(jié)束語

    整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近 25-33%,對電網(wǎng)的危害較大,諧波造成配電線纜、變壓器發(fā)熱,降低通話質(zhì)量,空氣開關(guān)誤動作,發(fā)電機喘振等不良后果;諧波按電流相序分為+(3k+1 ,k 0和正整數(shù))-(3k+2,k 和正整數(shù)).0(3k ,k 為正整數(shù)),+序電流使損耗加重,-序電流使電機反轉(zhuǎn)、發(fā)熱,0 序電流使中線電流異常增加。大量的諧波電流注入電網(wǎng),造成電壓波形畸變,供電質(zhì)量下降,嚴重危害供發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。

       APF(有源濾波器) 是用于對諧波進行動態(tài)治理的新型電力電子裝置。其克服了無源濾波器容易引起振蕩、補償特性單一、易發(fā)生過載等不足,對諧波電流的補償效果不受系統(tǒng)阻抗影響。能夠治理大小、頻率都變化的諧波,SVG(有源無功補償裝置)可以對變化的無功進行補償,提高系統(tǒng)整體的功率因數(shù);因此APFSVG在需動態(tài)治理諧波和無功的場合得到廣泛應(yīng)用。


    安科瑞電氣電能質(zhì)量治理案例

    SVG(靜止無功補償)治理案例

    無功補償+APF(有源濾波)治理案例


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