整流器諧波

整流器工作在理想情況下分析所得的各次諧波稱為整流器的特征諧波。由于各晶閘管的門極觸發(fā)脈沖電流不對稱、或三相電壓不對稱、或電壓波形發(fā)生畸變、或三相電路參數(shù)不同等因素，均會產(chǎn)生特征諧波以外的其他次數(shù)的諧波，這類諧波統(tǒng)稱為整流器的非特征諧波。

世界各國都有限制諧波的標準或規(guī)定，要求將諧波發(fā)生源注入電力網(wǎng)的諧波含量控制在允許的范圍內(nèi)。抑制和消除諧波一般有增加整流相數(shù)、合理配置系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)置濾波裝置等措施。

(1)增加整流相數(shù):該措施可以基本消除幅值較大的低次諧波?？刹捎?2相、24相等多相整流系統(tǒng)。這些都是在6相的基礎(chǔ)上，利用變壓器的三相繞組，組成星形或三角形的不同組合，或采用移相繞組構(gòu)成的。

(2)合理配置系統(tǒng)參數(shù):增加系統(tǒng)短路容量對抑制諧波影響是有效的，然而往往難以實現(xiàn)。因而需要根據(jù)電力網(wǎng)情況，規(guī)定整流器的投入容量?？紤]的原則是：

①與系統(tǒng)(短路)容量之間的比例；

②允許的電壓畸變等。配置并聯(lián)電容器時要注意防止諧波電流的放大作用。

可控整流器會出現(xiàn)低次的非特征諧波，為了避免諧振，必須使系統(tǒng)在最低次諧波條件下仍呈感性阻抗。

(3)設(shè)置濾波裝置：該裝置可分為無源濾波裝置和有源濾波裝置兩大類。無源濾波裝置常采用與電力網(wǎng)并聯(lián)的固定式單諧振R-L-C組成的濾波器，設(shè)定的串聯(lián)諧振頻率就是需要濾除的n次諧波，這樣可形成低阻抗通道，起到抑制諧波電流放大的作用。根據(jù)需要還可設(shè)置不同次數(shù)諧波的濾波裝置，也可以設(shè)計成兼作無功功率補償?shù)臑V波裝置。

有源濾波裝置又稱有源諧波抑制裝置。這種裝置是利用電力半導體器件將直流電流變換成任意波形的交流電流，其次數(shù)與幅值盡可能與所需抑制的諧波相同，極性則相反，將其注入電力網(wǎng)，起到抵消諧波的作用 。

整流器諧波(rectifier's harmonics)是指流器工作時產(chǎn)生的、引起電力網(wǎng)電流波形畸變的電流波。整流器是電力網(wǎng)的主要非正弦受電設(shè)備，即使電力網(wǎng)供電電壓波形是理想的正弦波，由于整流器件的單向?qū)щ娮饔?，在正、反相電壓作用下，其電阻值完全不同，因而整流器從電力網(wǎng)取用的電流也是非正弦的。由于系統(tǒng)參數(shù)、整流器相數(shù)、接線方式和運行條件的不同，這種非正弦波形都有程度不同的畸變?；兊碾娏鞑ㄐ慰煞纸鉃榛耙幌盗胁煌l率和幅值的諧波。

當非正弦電流流經(jīng)系統(tǒng)中的發(fā)電機、輸電線、變壓器等各種元件時，在元件上產(chǎn)生非正弦電壓降，使系統(tǒng)中各點的電壓波形也發(fā)生程度不同的畸變?；兊碾妷悍催^來又對整流器從電力網(wǎng)中取用的電流波形產(chǎn)生影響。因而諧波電流和諧波電壓是伴生且互相作用的。

整流器輸出的直流電流和電壓也不是理想的直流波形，而是可以分解為直流分量和一系列交流諧波分量的組合波。直流輸出一般靠近負載，故其諧波的影響而很小。

電力網(wǎng)中的諧波電流不僅惡化電力網(wǎng)的電能質(zhì)量，使整個電力網(wǎng)經(jīng)濟運行的效益受到一定損失，而且影響用戶，干擾通信系統(tǒng)，為此應(yīng)采用抑制諧波的措施以消除不良影響 。

主要有以下方面：

(1)干擾通信系統(tǒng)：整流器的諧波電流對鄰近的通信線路會產(chǎn)生電磁感應(yīng)和分布電容禍合干擾，影響通信質(zhì)量。

(2)影響同步發(fā)電機：若同步發(fā)電機的主要負荷是整流器，則諧波電流會使定、轉(zhuǎn)子，尤其是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗和附加溫升，從而降低同步發(fā)電機的額定輸出功率。

(3)影響異步電動機：若系統(tǒng)中的異步電動機與整流器并聯(lián)運行，則整流器形成的諧波電壓會使電動機功率因數(shù)下降，輸出最大轉(zhuǎn)矩減小，損耗增加。

(4)影響電力電容器：電容器的電容量與頻率成反比，故受諧波影響更為顯著。諧波電壓使介質(zhì)損失系數(shù)增大，加速電容器介質(zhì)老化，諧波電流使電容器的運行電流有效值增大，特別處于諧振時，常使電容器過負荷或過電壓并超過允許的溫升，甚至造成無法運行的事故。

(5)影響電力線路、開關(guān)、避雷器：諧波電壓使電力線路絕緣加速老化，泄漏電流增大。當發(fā)生串聯(lián)諧振時，可能引起放電并擊穿電纜。某些用于高壓配電的開關(guān)，其滅弧機構(gòu)不能遮斷超過50%波形疇變率的故障電流，能導致開關(guān)損壞。諧波過電壓可使避雷器放電時間過長而損壞。

(6)影響變壓器：諧波電壓使變壓器勵磁電流增大，溫度升高，效率降低，功率因數(shù)惡化。

(7)影響電能計量：感應(yīng)式有功和無功電能表是按工頻設(shè)計的。其讀數(shù)反應(yīng)諧波量的功率不足，從而造成誤差。在不同的電壓與電流相位差的情況下，頻率越高相對誤差越大，而且均為負誤差。

(8)影響繼電保護和自動裝置：高次諧波是影響可控整流器本身穩(wěn)定工作的因素之一。當諧波電壓較高時，有可能使晶體管保護裝置誤動作或失靈，增加供電系統(tǒng)電壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的誤差。負序系統(tǒng)的高次諧波電流對具有負序電流濾波器的繼電保護裝置有明顯的助增作用，以致引起誤動作。高次諧波電流還會惡化甚至破壞利用電力線路作遠動裝置聯(lián)系通道的正常工作，對音頻控制系統(tǒng)也有影響 。

在以大功率二極管或晶閘管為基礎(chǔ)的兩種基本類型的整流器中，電網(wǎng)的高壓交流功率通過整流器變換為直流電源。提到未來的其它類型整流器：以不可控二極管前沿產(chǎn)品為基礎(chǔ)的斬波器、斬波直流/直流變換器或電流源逆變型有源整流器。顯然，這種最新型的整流器在技術(shù)上包含較多要開發(fā)的內(nèi)容，但是它能顯示出優(yōu)點，例如它以非常小的諧波干擾和1的功率因數(shù)加載于電網(wǎng)。

在諧波分析中我們把諧波源分為電流型諧波源和電壓型諧波源。一般來說,，電流型諧波源的內(nèi)阻抗比系統(tǒng)阻抗大的多, 而電壓型諧波源的內(nèi)阻抗比系統(tǒng)阻抗小的多。直流側(cè)電感濾波的整流器屬于電流型諧波源，而直流側(cè)電容濾波的整流器屬于電壓型諧波源。對這兩種諧波源產(chǎn)生的諧波要用不同類型的有源電力濾波器來補償。