如何降低非正弦電壓

許多電力消費者的電流消耗對施加的電壓具有非線性依賴性，因此他們消耗來自網絡的非正弦電流......從系統流過網絡元件的電流導致非- 它們中的正弦電壓降，“疊加”施加的電壓並失真。正弦電壓失真發生在從電源到非線性電接收器的所有節點上。

諧波失真的來源是：

• 用於鋼鐵生產的電弧爐，

• 閥門轉換器，

• 具有非線性伏安特性的變壓器，

• 變頻器，

• 感應爐，

• 旋轉電機，

• 由閥門轉換器提供動力，

• 電視接收器，

• 熒光燈，

• 水銀燈。

最後三組的特點是單個接收器的諧波失真水平較低，但即使在高壓網絡中，它們中的大量也決定了顯著的諧波水平。

也可以看看： 電網中的諧波來源 和 現代電力系統出現高次諧波的原因

降低非正弦電壓的方法可分為三組：

a) 鍊式解決方案：在單獨的總線系統上分配非線性負載，在 SES 的不同單元中分配負載，並聯電動機，根據相位倍增方案對轉換器進行分組，連接加載到更高功率的系統，

b) 使用濾波裝置，包括並聯窄帶諧振濾波器的負載，包括濾波器補償裝置 (FCD)；

c) 使用以降低高次諧波產生水平為特徵的特殊設備，使用“不飽和”變壓器，使用具有改進能量特性的多相轉換器。

發展 電力電子基礎 高頻調製的新方法導致了 1970 年代新型設備的誕生， 改善電力質量 – 有源濾波器（AF）... 立即出現了有源濾波器的分類，分為串聯和並聯，以及電流和電壓源，這導致了四個主要電路。

四種結構（圖 1. 6）中的每一種都決定了工作頻率下的濾波電路：轉換器中的開關和開關本身的類型（雙向或單向開關）。作為用作電流源的轉換器中的能量存儲設備（圖 1.a、d），它被用於 電感，在用作電壓源的轉換器中（圖 1.b，c），使用了電容。

圖1。有源濾波器的主要類型：a——並聯電流源； b——並聯電壓源； c——串聯電壓源； d——串聯電流源

已知濾波器 Z 在頻率 w 下的電阻等於

當 ХL = ХC 或 wL = (1 / wC) 在頻率 w 時， 電壓諧振，這意味著濾波器對頻率為w的諧波和電壓分量的阻值為零，此時頻率為w的諧波分量將被濾波器吸收，不會穿透網絡。設計諧振濾波器的原理就是基於這種現象。

在具有非線性負載的網絡中，通常會出現規範級數的諧波，其階數為 ν 3, 5, 7,。 ……

圖 2. 電源諧振濾波器的等效電路

考慮到 XLν = ХL，ХCv = (XC / ν)，其中 XL 和 Xc 是電抗器和電容器組在基頻下的電阻，我們得到：

一種濾波器，除了過濾諧波外，還會產生 無功功率，並補償網絡功率損耗和電壓，稱為補償濾波器（PKU）。

如果一個設備除了濾除高次諧波外，還執行電壓平衡的功能，那麼這樣的設備就稱為濾波器平衡（FSU）……從結構上講，FSU 是一個連接到網絡線路電壓的非對稱濾波器。 FSU 濾波器電路所連接的線路電壓的選擇，以及濾波器相位中包含的電容器的功率比，均由電壓平衡條件決定。

從上面可以看出，PKU 和 FSU 等設備同時作用於多個 電能質量指標 （非正弦、不對稱、電壓偏差）。這種用於提高電能質量的裝置稱為多功能優化裝置 (MOU)。

由於類型的突然可變負載，出現了開發此類設備的權宜之計 電弧鋼爐 導致多個指標同時發生電壓畸變。 MOU的使用為全面解決電力質量保障問題提供了契機，即同時針對多個指標。

此類設備的類別包括高速靜態無功電源 (IRM)。

根據無功功率的調節原理，IRM可分為兩大類：直接補償高速靜止無功源、間接補償高速靜止無功源…… IRM的結構如圖3所示, a, b, 分別為 .這種具有高響應速度的裝置可以減少電壓波動。逐步調整和濾波器的存在提供了平衡和降低高次諧波水平。

在圖。圖 3，提出了一種直接補償電路，其中“受控”無功電源通過 晶閘管 電容器組。電池有幾個部分，允許您離散地改變產生的無功功率。在圖。如圖 3b 所示，IRM 功率通過調節反應器來改變。使用這種控制方法，電抗器會消耗濾波器產生的多餘無功功率。因此，該方法稱為間接補償。

圖 3. 具有直接 (a) 和間接 (b) 補償的多功能 IRM 的框圖

間接補償有兩個主要缺點：吸收多餘的功率會導致額外的損耗，使用閥門控制角改變反應堆功率會導致額外產生高次諧波。