電力系統(tǒng)諧波及濾波技術(shù)

主要針對(duì)電力系統(tǒng)諧波的危害及其檢測(cè)分析技術(shù)，歸納總結(jié)了目前電力系統(tǒng)中進(jìn)行諧波抑制常用的方法。
    關(guān)鍵詞：諧波；諧波抑制；有源濾波
0　前言
　　我們知道，在電力系統(tǒng)中采用電力電子裝置可靈活方便地變換電路形態(tài)，為用戶提供高效使用電能的手段。但是，電力電子裝置的廣泛應(yīng)用也使電網(wǎng)的諧波污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，影響了供電質(zhì)量。目前諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低已并列為電力系統(tǒng)的三大公害。因而了解諧波產(chǎn)生的機(jī)理，研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問(wèn)題對(duì)改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。
1　諧波及其起源
　　所謂諧波是指一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。周期為T＝2π／ω的非正弦電壓u（ωt），在滿足狄里赫利條件下，可分解為如下形式的傅里葉級(jí)數(shù)：

式中頻率為nω（n＝2，3…）的項(xiàng)即為諧波項(xiàng)，通常也稱之為高次諧波。
　　應(yīng)該注意，電力系統(tǒng)所指的諧波是穩(wěn)態(tài)的工頻整數(shù)倍數(shù)的波形，電網(wǎng)暫態(tài)變化諸如涌流、各種干擾或故障引起的過(guò)壓、欠壓均不屬諧波范疇；諧波與不是工頻整倍數(shù)的次諧波（頻率低于工頻基波頻率的分量）和分?jǐn)?shù)諧波（頻率非基波頻率整倍數(shù)的分?jǐn)?shù)）有定義上的區(qū)別。
　　諧波主要由諧波電流源產(chǎn)生：當(dāng)正弦基波電壓施加于非線性設(shè)備時(shí)，設(shè)備吸收的電流與施加的電壓波形不同，電流因而發(fā)生了畸變，由于負(fù)荷與電網(wǎng)相連，故諧波電流注入到電網(wǎng)中，這些設(shè)備就成了電力系統(tǒng)的諧波源。系統(tǒng)中的主要諧波源可分為兩類：含半導(dǎo)體的非線性元件，如各種整流設(shè)備、變流器、交直流換流設(shè)備、PWM變頻器等節(jié)能和控制用的電力電子設(shè)備；含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源，如日光燈、交流電弧爐、變壓器及鐵磁諧振設(shè)備等。
　　國(guó)際上對(duì)電力諧波問(wèn)題的研究大約起源于五六十年代，當(dāng)時(shí)的研究主要是針對(duì)高壓直流輸電技術(shù)中變流器引起的電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題。進(jìn)入70年代后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在工業(yè)、交通及家庭中的廣泛應(yīng)用，諧波問(wèn)題日趨嚴(yán)重，從而引起世界各國(guó)的高度重視。各種國(guó)際學(xué)術(shù)組織如電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE）相繼各自制定了包括供電系統(tǒng)、各項(xiàng)電力和用電設(shè)備以及家用電器在內(nèi)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于1993年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T14549－93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，標(biāo)準(zhǔn)給出了公用電網(wǎng)諧波電壓、諧波電流的限制值，見表1。