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諧波電流與諧波阻抗的估算1

日期:2024-09-19 10:15
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摘要:本文介紹了電氣設(shè)備發(fā)射的諧波電流大小以及與設(shè)備的哪些參數(shù)有關(guān)和如何估算大小,指明了近代出現(xiàn)電壓型諧波源的諧波量更大,比較分析了單相負(fù)載中有不同的諧波源時(shí),如何估算中性線電流IN的大小,簡(jiǎn)單介紹了諧波阻抗計(jì)算的難點(diǎn)所在。

1  引言

    諧波電流的估算有時(shí)是很困難的,因?yàn)橛绊懼C波電流大小的因素很多,例如有功負(fù)荷的大小,變流器的類別和控制要求等等,而某些情況,甚至無(wú)法估算,例如電弧爐、弧焊機(jī)等,這就只有等待設(shè)備運(yùn)行后的諧波測(cè)量。但從下面的分析中可以看出變流器發(fā)射的諧波電流還是有一定的規(guī)律的。如果變電所的負(fù)荷中,變流設(shè)備占了一定的比重,估算出諧波騷擾量和系統(tǒng)阻抗,就可以考慮諧波治理的予案;又如民用建筑中,單相負(fù)荷電流若包含有零序諧波成分(3次及3的倍數(shù)次諧波),可能對(duì)中性及開(kāi)關(guān)的第4級(jí)帶來(lái)麻煩??傊?,估算可能并不準(zhǔn)確,但它是治理諧波的基礎(chǔ)。

    *近,施耐德公司為了確定諧波電流的大小可提供專用的選型軟件,但要選型者提出設(shè)備參數(shù)。因此知道估算諧波電流就一定知道所提供的設(shè)備參數(shù)的用意,即設(shè)備參數(shù)和諧波電流大小的關(guān)系。

2  諧波源分類[1]

2.1 工廠設(shè)備的低頻騷擾概述

    在討論諧波源之前,先簡(jiǎn)述低頻傳導(dǎo)騷擾源見(jiàn)表1。

                1  低頻傳導(dǎo)騷擾源一覽表

2.2 諧波源分類

(1) 半導(dǎo)體變流器

2   單相移相調(diào)壓交流控制器諧波電流Ihmax/I1max

    半導(dǎo)體器件是可控的,例如晶閘管(SCR),也可以是不可控,例如二級(jí)管,這些變流器又可分為三類,它們有各自單獨(dú)的諧波發(fā)射規(guī)律。

 交流控制器  

    移相調(diào)壓,輸出仍是交流,正弦波被切出一部分,因而輸出不是正弦波,有效值隨移相角增大而變小,白熾燈調(diào)光器,取暖爐和電炊具控制器輸出電流。典型設(shè)備如軟A啟動(dòng)器,白熾燈調(diào)光器,取曖爐和電炊具控制器等,有三相也有單相的,常用電功率器件為晶閘管反并聯(lián)或雙向晶閘管。

    另外還有一種是通斷調(diào)壓,輸出的每個(gè)交流正弦波是完整的,但不足50Hz,按比例被切去了一部分周波,例如剩下的周波數(shù)若為40Hz,則輸出電功率為80%,可用于控制電阻爐加熱的溫度。輸入線電流的諧波成分減少,但50Hz附近的間諧波量增加,本文對(duì)此不討論。

 直流輸出用電感濾波的整流橋,從交流側(cè)發(fā)射出的諧波具有電流源的性質(zhì),也可稱為電流型諧波源。整流橋可以是不可控的二級(jí)管,也可為晶閘管,*常見(jiàn)的設(shè)備為電冶金電化學(xué)直流電源、直流調(diào)速裝置等。

 直流輸出用大電容濾波的整流橋,則交流側(cè)諧波具有電壓源的性質(zhì),也可稱為電壓型諧波源,*常見(jiàn)的設(shè)備為PWM變頻器(逆變器的輸入整流橋?yàn)榇箅娙轂V波),UPS以及大量的要用上直流日用電器,它們大都是用交流電源經(jīng)整流(大電容濾波),再經(jīng)PWM變成各種不同直流電壓且可以穩(wěn)壓的直流電源。

(2) 電阻決定于電流的非線性阻抗

    典型設(shè)備為交流電弧爐,交流弧焊機(jī),熒光燈(直接接入交流電源的),氣體放電燈。

(3) 飽和電抗的投入

    可產(chǎn)生瞬態(tài)諧波,例如電動(dòng)機(jī),變壓器的投入,有電容時(shí)也可產(chǎn)生瞬態(tài)諧波。