谐波对电网和电气设备都有很大的危害,谐波的治理对于优化用电质量、改善用电环境都有很重要的意义。谐波治理要根据不**业、不同特点所存在的谐波源使用不同的谐波治理的方法。目前主流的谐波治理的方法有以下几种方式: 一、变压器采用Δ/Y或Y/Δ接法
当变压器的绕组按成Δ/Y时,一次侧励磁电流的三次谐波分量可以通过,主磁通可保持为正弦波而没有三次谐波分量。当变压器的绕组接成Y/Δ时,一次侧励磁电流中的三次谐波虽然不能通过,在主磁通中产生三次谐波分量,菏泽有源滤波,但因二次侧为△接法,三次谐波电动势将在△中产生三次谐波环流,一次没有相应的三次谐波电流与之平衡,故此环流就成为励磁性质的电流。此时变压器的主磁通将由一次侧正弦波的励磁电流和二次侧的环流共同励磁,其效果与△/Y接法时完全一样,因此,主磁通亦为正弦波面没有三次谐波分量,有源滤波控制器,这样三相变压器采用Δ/Y或Y/Δ接法后就不会产生因三次谐波涡流而引起的局部发热现象。
这种方法是较基本的谐波治理方法,但这种方法只能控制企业内部的3n(n=l、2、3……)次谐波不污染高压电网,并不能有效控制企业内部用电的谐波含量。
二、提高整流设备的相数
化工行业、直流轧钢行业整流设备很多,而整流设备是产生高次谐波的主要设备,如5次、7次谐波。理论分析表明,换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为pk±l和pk(p为整流相数)。当整流相数由p增大时,可以有效的消除幅值较大的低频项,从而大大地降低了谐波电流的有效值。但整流变压器相数增大时,定制有源滤波设备,制造成本会大幅上升,控制和保护难度也相应的增加。
控制器以60×50Hz(或更高)的采样频率对负荷电流、装置输出的补偿电流及系统电压进行采样和A/D转换。利用谐波分离算法如dq分解法或ab分解法及其它方法对采样电流进行分解,滤除基波有功分量,保留用作补偿所需的谐波电流。然后采用控制算法据电路参数计算出逆变器应产生的谐波电压。将谐波电压瞬时值送至DSP脉冲发生器,让脉冲发生器根据谐波电压瞬时值采用SPWM算法决定逆变器开关元件的动作。 下面分别介绍控制器的各项功能。
本系统的控制算法由谐波和无功电流的检测及电流跟踪控制两部分组成。其中谐波和无功电流的计算是基于三相电路瞬时无功功率理论。
由于本文的有源滤波器要对直流侧的电压进行控制,因此在指令电流中需要包含一定的基波有功分量,以便有源滤波器的直流侧与交流侧交换能量,调节电容电压至给定值。
用该有源滤波器对三相6脉冲整流负载产生的谐波进行补偿的A相数字仿真结果图,补偿后的系统电流与系统电压同相位,电流波形得到大大改善,但比较负荷电流和系统电流可知,有源滤波柜价格,在负荷电流变化较快瞬间(对应于整流桥的换相)补偿效果差一些,这是因为要补偿快速变化的电流要求APF产生很高的谐波电压,这一方面要求有源滤波器有很快的响应速度,另一方面要求直流侧产生高压,这在实际装置中是较难实现的,因此在负载电流变化非常快时,APF的补偿能力较差。有关系统不对称对APF的影响及其对零序电流的补偿等问题仍在进一步的研究中。图6为A相系统电流的谐波分析,负载电流的谐波总畸变率THD为20.1%,补偿后的系统电流总畸变率为9.4%,5、7、9、11次谐波电流的含有率均小于5%。