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諧波電流的估算有時是很困難的,因為影響諧波電流大小的因素很多,例如有功負荷的大小,變流器的類別和控制要求等等,而某些情況,甚至無法估算,例如電弧爐、弧焊機等,這就只有等待設備運行后的諧波測量。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。
如果變電所的負荷中,變流設備占了一定的比重,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),可能對中性及開關的第4級帶來麻煩。總之,估算可能并不準確,但它是治理諧波的基礎。
半導體器件是可控的,例如晶閘管(SCR),也可以是不可控,例如二級管,這些變流器又可分為三類,它們有各自單獨的諧波發(fā)射規(guī)律。
移相調壓,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,白熾燈調光器,取暖爐和電炊具控制器輸出電流。
典型設備如軟A啟動器,白熾燈調光器,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壓,輸出的每個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,本文對此不討論。
直流輸出用電感濾波的整流橋,從交流側發(fā)射出的諧波具有電流源的性質,也可稱為電流型諧波源。整流橋可以是不可控的二級管,也可為晶閘管,zui常見的設備為電冶金電化學直流電源、直流調速裝置等。
直流輸出用大電容濾波的整流橋,則交流側諧波具有電壓源的性質,也可稱為電壓型諧波源,zui常見的設備為PWM變頻器(逆變器的輸入整流橋為大電容濾波),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整流(大電容濾波),再經PWM變成各種不同直流電壓且可以穩(wěn)壓的直流電源。
電阻決定于電流的非線性阻抗
典型設備為交流電弧爐,交流弧焊機,熒光燈(直接接入交流電源的),氣體放電燈。
飽和電抗的投入
可產生瞬態(tài)諧波,例如電動機,變壓器的投入,有電容時也可產生瞬態(tài)諧波。
變流器諧波發(fā)射量的計算
直流整流裝置已有較長的應用歷史,電冶金電化學用大功率整流裝置屢見不鮮,因此電流源諧波量的計算技術應該比較成熟。移相調壓交流控制器電路及其原理相對較簡單,諧波量的計算也較容易。
但采用大電容在直流側濾波的整流裝置由于采用PWM技術的變頻調速大量應用致使其用電容量的比重逐步增加,電壓源諧波的計算才受到了重視,同時在商、住、辦公樓的建筑中也有數(shù)量很多(雖然單臺功率很?。┑碾妷盒椭C波源,而且是單相交流220V,它帶來了不少新問題。
總之,電壓型諧波量的計算在國內發(fā)表的論文,筆者知之甚少。它需要復雜的理論分析和試驗驗證,可能就是難點所在。
由表2可直接查得交流輸入側諧波電流相對值
表2中Ihmax—可能的諧波電流zui大值,因為諧波電流的大小和移相角α有關,以3次諧波為例,在移相角α=90°zui大,達到0.318。但此次的基波電流不是zui大值而是0.6左右(表中未示出,可查文獻[2]的曲線)。
如果負載電壓是220V且不平衡,那么,中性線上就會流過基波的三相不平衡電流和三相的3次的和3的倍數(shù)次諧波電流之和,而ABC各相的線電流和單相時是一樣的規(guī)律。
如果三相負載是平衡的,負載作三角形聯(lián)接時,輸入線電流中沒有3次及3的倍數(shù)次諧波電流,但可以在負載中流通;如果星形連接且不引出中性點,則輸入線電流和負載電流都沒有3及3的倍數(shù)次諧波。