PDF《巾频义 p工乍原理及1》

谐波治理巾频义 p 工乍原理及1 昔 波治理 王亮(温州电业局,温州

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0 0 ) 0引言 近年来,公用电网中的谐波电流和谐波电压成 为对电网环境最严重的一种污染.

谐波能使电能的 传输和利用的效率降低,电容器等设备烧毁,继电 保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱,对 通信设备和电子设备会产生严重干扰等,造成十分 严重的危害.电力电子装置是公用电网中最主要的 谐波源,如何降低电力电子设备对电能质量的影响 成了供电部门治理谐波的主要着力点.本文结合中 频炉的工作原理及其谐波治理措施进行讨论,并提 出了解决方法,现介绍如下 . ,中频炉工作原理 , . , 电路 中频炉电气原理 图 1为国内较多采用的一种中频电源装置的主 图 2为其电路及波形图. 之间的交流隔离和限制短路时故障电流上升速率和 峰值的作用.在并联逆变器中,由感应线圈( L ) 和炉 料( R ) 组成的负载与中频电容( C ) 并联,工作于接近 谐振的状态.因此中频感应电源设备为电炉提供中 频大电流,使得熔炼炉具备了良好的加热功能. , . 2谐波分析 中频炉谐波主要由三相整流电路交流三相和直 流电流不断地换相引起的,在假定理想条件下,确 定其交流侧电流表达式,对其进行傅里叶分解,以A相电压过零点为时间零点,则有: i a 一2万/ T r I d [ s i n ( w , 一6)一1/5sin5(w,一s)一1/7((wt-s汁1 /

1 1 s i n

1 1 ( w t 一b ) +

1 /

1 3 s i n ( w t 一b ) 一1 /

1 7 s i n ( w t 一s)一1 /

1 9 ( w t 一6 ) + . . . ] (

1 ) 由式 (

1 )可知,交流侧电流中仅含

6 k士I ( k 为正整数)次谐波,各次谐波有效值与谐波次数成 反比,且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数. 三相桥式整流波形和频谱如图

30 以上讨论的是整流变压器二次侧电流,即阀侧 的线 电流 .至干整流变压器一次 侧的线 电流,其波 叭vB 件图1中频电源主电路

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0 八UO叮\卜?图2 交一直 一交变换 电网提供工频电源,经整流滤波后变成直流, 再通过逆变器转换成负载所需频率的中频交流.滤 波电抗器 ( L d )除滤波外,还起着整流桥与逆变桥 收稿 日期 :2

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1 3 谐波次数 图3三相桥式整流波形和频谱

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0 6 年4 期区勿超心

4 7 谐波治理口... . . . . . .. . . ... . . . . . . . . . . . . . . . 形随变压器的联结方式不同而有所不同. 2中频炉谐波治理措施

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1 L C滤波器 LC波滤器也称为无源滤波器,是由滤波电容 器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与 谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的 需要.实际应用中常用几组单调谐滤波器和一组高 通滤波器组成滤波装置.单调谐滤波器是利用串联 的L, C谐振原理构成的,只要将滤波器的谐振次 数设定为与需要滤除的谐波次数一样,则该次谐波 将大部分流入滤波器,从而起到滤除该次谐波的目 的.高通滤波器可设置为对次数较高谐波呈现低阻 抗,使得这些谐波电流大部分流入高通滤波器. 这种 滤波器成本 比较低,但也存在一些较难克 器未能补偿的谐波.这样的一个混合系统性能好于 只使用 L C滤波器,而有源电力滤波器只需提供很 小的补偿电流,因而容量不需很大. 有源与无源混合补偿,滤波性能较好,装置容 量大 ( 与有源比较 ) ,成本相对较低.