第四章 諧波源抑制技術(shù)

1、中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所第四章 諧波源抑制技術(shù)授課老師：危韌勇授課老師：危韌勇E-mail：時(shí)間：時(shí)間：4/11/2022中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所諧波源抑制諧波源抑制前面我們已經(jīng)介紹過非線性負(fù)荷是電網(wǎng)主要的諧波源，非線性符合用前面我們已經(jīng)介紹過非線性負(fù)荷是電網(wǎng)主要的諧波源，非線性符合用電量的年增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于發(fā)電量年增長(zhǎng)率，這是電網(wǎng)的諧波迅速惡化的電量的年增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于發(fā)電量年增長(zhǎng)率，這是電網(wǎng)的諧波迅速惡化的根源，非線性負(fù)荷用電量的來勢(shì)兇猛，這必然帶來尚不能被認(rèn)識(shí)的新根源，非線性負(fù)荷用電量的來

2、勢(shì)兇猛，這必然帶來尚不能被認(rèn)識(shí)的新問題。問題。濾波器能在一定程度上抑制諧波，但為了從根本上解決諧波的問題，濾波器能在一定程度上抑制諧波，但為了從根本上解決諧波的問題，我們又提出了在諧波的源頭進(jìn)行抑制，即讓諧波源不產(chǎn)生或僅產(chǎn)生少我們又提出了在諧波的源頭進(jìn)行抑制，即讓諧波源不產(chǎn)生或僅產(chǎn)生少量諧波，這就是諧波源抑制技術(shù)。量諧波，這就是諧波源抑制技術(shù)。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所回顧：諧波源的分類回顧：諧波源的分類電力系統(tǒng)的諧波源，按其非線性特性分類主要有三大類：電力系統(tǒng)的諧波源，按其非線性特性分類主要有三大類： (1)(1)鐵磁飽和型：各種鐵芯設(shè)備，

3、如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特鐵磁飽和型：各種鐵芯設(shè)備，如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特 性呈現(xiàn)非線性。性呈現(xiàn)非線性。(2)(2)電子開關(guān)型：主要為各種交直流換流裝置、雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè)電子開關(guān)型：主要為各種交直流換流裝置、雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè) 備以及備以及PWMPWM變頻器等電力電子設(shè)備。變頻器等電力電子設(shè)備。(3)(3)電弧型：交流電弧爐和交流電焊機(jī)等。電弧型：交流電弧爐和交流電焊機(jī)等。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所回顧：諧波源的分類回顧：諧波源的分類也有人將其分為兩大類：也有人將其分為兩大類：1）含半導(dǎo)體元器件（非線性元件）的諧波源；）

4、含半導(dǎo)體元器件（非線性元件）的諧波源；2）含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。）含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。 家用電器設(shè)備分屬于上述兩類諧波源。家用電器設(shè)備分屬于上述兩類諧波源。 從上述分類也可看到諧波來源隨工業(yè)發(fā)展其主導(dǎo)地從上述分類也可看到諧波來源隨工業(yè)發(fā)展其主導(dǎo)地位在發(fā)生著變化：位在發(fā)生著變化：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的主要諧波源是電力變壓器傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的主要諧波源是電力變壓器當(dāng)代電力系統(tǒng)中的最主要的諧波源當(dāng)代電力系統(tǒng)中的最主要的諧波源電力電子裝置電力電子裝置中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所諧波源分布情況調(diào)查報(bào)告諧波源分布情況調(diào)查報(bào)告（日本電氣學(xué)會(huì)）（

5、日本電氣學(xué)會(huì)）行業(yè)行業(yè) 最大諧波源用戶數(shù)最大諧波源用戶數(shù)整流裝置整流裝置電力調(diào)整電力調(diào)整裝置裝置 電弧爐電弧爐辦公及家用電辦公及家用電器器無諧波源用戶無諧波源用戶其他其他合計(jì)合計(jì)樓宇樓宇141327公共事業(yè)公共事業(yè)2014126鐵路鐵路19120冶金冶金1431220機(jī)械制造機(jī)械制造/ 建材建材9 /52/28/51/537化學(xué)化學(xué)/ 造造紙紙15/161/02/11/238合計(jì)合計(jì)/ 比比例（例（%）122/661/18/443/2312/6186/100中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所諧波源分布情況調(diào)查報(bào)告諧波源分布情況調(diào)查報(bào)告（日本電氣學(xué)會(huì)）

6、（日本電氣學(xué)會(huì)）被調(diào)查的被調(diào)查的186家有代表性的電力用戶中，無諧波源的僅占家有代表性的電力用戶中，無諧波源的僅占6%；最大諧波源為整流裝置的用戶占最大諧波源為整流裝置的用戶占66%；辦公及家用電器的用戶占辦公及家用電器的用戶占23%；電弧爐占電弧爐占4%；最大諧波源為電力電子裝置的用戶占最大諧波源為電力電子裝置的用戶占90%?？梢婋娏﹄娮友b置已經(jīng)成為最主要的諧波源。可見電力電子裝置已經(jīng)成為最主要的諧波源。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所典型諧波源簡(jiǎn)介典型諧波源簡(jiǎn)介1：鐵磁飽和型：鐵磁飽和型鐵磁飽和型設(shè)備（變壓器、鐵芯電抗器等）鐵磁飽和型設(shè)備（變壓

7、器、鐵芯電抗器等）加在這類加在這類設(shè)備上的電壓與鐵心中的磁通滿足微分關(guān)系，設(shè)備上的電壓與鐵心中的磁通滿足微分關(guān)系， 但是勵(lì)磁電流和磁通的關(guān)系是由鐵心的磁化曲線（但是勵(lì)磁電流和磁通的關(guān)系是由鐵心的磁化曲線（B-H曲線）決定曲線）決定的。當(dāng)鐵心工作在飽和區(qū)時(shí)，該磁化曲線是非線性的。因此即使電的。當(dāng)鐵心工作在飽和區(qū)時(shí)，該磁化曲線是非線性的。因此即使電壓是正弦波形，產(chǎn)生正弦磁通的勵(lì)磁電流只能是非正弦波形的壓是正弦波形，產(chǎn)生正弦磁通的勵(lì)磁電流只能是非正弦波形的 。這類設(shè)備以含有這類設(shè)備以含有3次諧波及次諧波及3的整數(shù)倍次諧波為主。的整數(shù)倍次諧波為主。dtdNu中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控

8、制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所典型諧波源簡(jiǎn)介典型諧波源簡(jiǎn)介2：電弧型：電弧型電弧型（交流電弧爐和交流電焊機(jī)）電弧型（交流電弧爐和交流電焊機(jī)） 電弧爐的運(yùn)行周期包括三個(gè)階段：熔化期、氧化期和還原期。電弧爐的運(yùn)行周期包括三個(gè)階段：熔化期、氧化期和還原期。電弧爐運(yùn)行的電氣特性電弧爐運(yùn)行的電氣特性 電弧爐的電氣行為有如下特征：所消耗的功率強(qiáng)烈而快速，且電弧爐的電氣行為有如下特征：所消耗的功率強(qiáng)烈而快速，且出現(xiàn)隨機(jī)變化，它由煉鋼周期中的熔化過程和技術(shù)條件等因素決定。出現(xiàn)隨機(jī)變化，它由煉鋼周期中的熔化過程和技術(shù)條件等因素決定。電能質(zhì)量下降的最大程度和最強(qiáng)的時(shí)變特征發(fā)生在熔化期，氧化和電能質(zhì)量下降的最大

9、程度和最強(qiáng)的時(shí)變特征發(fā)生在熔化期，氧化和還原的精練期電壓波動(dòng)和諧波含量顯著降低。還原的精練期電壓波動(dòng)和諧波含量顯著降低。由于電弧爐負(fù)荷運(yùn)行的不穩(wěn)定性和每一運(yùn)行階段的隨機(jī)性，尤其是由于電弧爐負(fù)荷運(yùn)行的不穩(wěn)定性和每一運(yùn)行階段的隨機(jī)性，尤其是電弧爐的電弧變化電弧爐的電弧變化 (非線性）特性難以準(zhǔn)確描述，這使得其諧波分非線性）特性難以準(zhǔn)確描述，這使得其諧波分布十分復(fù)雜。布十分復(fù)雜。其諧波頻率分布范圍主要在其諧波頻率分布范圍主要在0.130Hz。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)知，。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)知，2次、次、3次次和和5次諧波最為嚴(yán)重。次諧波最為嚴(yán)重。 中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研

10、究所典型諧波源簡(jiǎn)介典型諧波源簡(jiǎn)介3：電力電子裝置電力電子裝置在各種電力電子裝置中，整流器占有相當(dāng)大的比例。而常用的整流在各種電力電子裝置中，整流器占有相當(dāng)大的比例。而常用的整流電路幾乎都采用二極管整流橋電路和晶閘管相控整流橋電路。電路幾乎都采用二極管整流橋電路和晶閘管相控整流橋電路。特征諧波和非特征諧波。特征諧波和非特征諧波。決定諧波大小的觸發(fā)延遲角和換相角。決定諧波大小的觸發(fā)延遲角和換相角。詳細(xì)內(nèi)容見現(xiàn)代電力電子技術(shù)等教材。詳細(xì)內(nèi)容見現(xiàn)代電力電子技術(shù)等教材。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所一些設(shè)施或設(shè)備的主要諧波特征一些設(shè)施或設(shè)備的主要諧波特征設(shè)

11、設(shè) 備備 名名 稱稱主主 要要 諧諧 波（次）波（次）I3I5I7I11、I13電梯、自動(dòng)扶梯、升降機(jī)電梯、自動(dòng)扶梯、升降機(jī)變頻變頻/軟啟動(dòng)器的制冷軟啟動(dòng)器的制冷/熱設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備熱設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備熒光燈、金鹵燈、調(diào)光器等非線性照明設(shè)備熒光燈、金鹵燈、調(diào)光器等非線性照明設(shè)備計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等不間斷電源（不間斷電源（UPS）單相單相三相三相醫(yī)療設(shè)備醫(yī)療設(shè)備小型診斷治療設(shè)備小型診斷治療設(shè)備大型診斷治療設(shè)備大型診斷治療設(shè)備 注：表中注：表中 表示該次諧波成分的比例。表示該次諧波成分的比例。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)

12、量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 諧波源的諧波電流發(fā)射量限制與系統(tǒng)諧波治理相結(jié)合；諧波源的諧波電流發(fā)射量限制與系統(tǒng)諧波治理相結(jié)合； 諧波抑制與無功補(bǔ)償相結(jié)合；諧波抑制與無功補(bǔ)償相結(jié)合； 有源濾波與無源濾波相結(jié)合；有源濾波與無源濾波相結(jié)合； 濾波裝置集中裝設(shè)與分散裝設(shè)濾波裝置集中裝設(shè)與分散裝設(shè)相相結(jié)合。（濾波器已經(jīng)在之前介紹過，后結(jié)合。（濾波器已經(jīng)在之前介紹過，后面就不進(jìn)行介紹）面就不進(jìn)行介紹） 采取下列措施，有針對(duì)性的確定合理、有效、經(jīng)濟(jì)的諧波抑制設(shè)采取下列措施，有針對(duì)性的確定合理、有效、經(jīng)濟(jì)的諧波抑制設(shè) 計(jì)方案。計(jì)方案。 電氣系統(tǒng)的改進(jìn)；電氣系統(tǒng)的改進(jìn)； 在供配電系統(tǒng)中采用特殊的電氣裝

13、置或設(shè)備；在供配電系統(tǒng)中采用特殊的電氣裝置或設(shè)備； 濾波；濾波； 布線系統(tǒng)中屏蔽隔離技術(shù)的采用；布線系統(tǒng)中屏蔽隔離技術(shù)的采用； 選擇合適的系統(tǒng)接地型式。選擇合適的系統(tǒng)接地型式。被動(dòng)的諧波源治理方法被動(dòng)的諧波源治理方法中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所（1 1）合理的選擇供配電系統(tǒng)配置，優(yōu)化供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式。合理的選擇供配電系統(tǒng)配置，優(yōu)化供配電系統(tǒng)運(yùn)行方式。 將非線性負(fù)荷連接在靠近電源端（短路容量的降低，會(huì)造成諧波干將非線性負(fù)荷連接在靠近電源端（短路容量的降低，會(huì)造成諧波干擾的增加）。擾的增加）。將非線性負(fù)荷應(yīng)盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例

14、將非線性負(fù)荷應(yīng)盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例1.1.電氣系統(tǒng)的改進(jìn)電氣系統(tǒng)的改進(jìn)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 將非線性負(fù)荷與敏感負(fù)荷分開，并由不同母線供電（盡可將非線性負(fù)荷與敏感負(fù)荷分開，并由不同母線供電（盡可能減少互相干擾）。能減少互相干擾）。將非線性負(fù)荷歸成組并盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例將非線性負(fù)荷歸成組并盡可能放在靠近上端的位置（推薦方案）舉例中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 通過隔離變壓器為非線性負(fù)荷供電舉例通過隔離變壓器為非線性負(fù)荷供電舉例 建立隔離電源，采用隔離變

15、壓器是常用的抑制諧波騷擾的措施。建立隔離電源，采用隔離變壓器是常用的抑制諧波騷擾的措施。 可隔離來自電源的可隔離來自電源的3n次諧波。次諧波。 可將負(fù)荷與外部電源分隔，并可阻擋外部電源的瞬變電壓傳導(dǎo)通路?？蓪⒇?fù)荷與外部電源分隔，并可阻擋外部電源的瞬變電壓傳導(dǎo)通路。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所 配裝電抗器。配裝電抗器。 給變速傳動(dòng)裝置供電時(shí)，安裝線路電抗器使電流變得給變速傳動(dòng)裝置供電時(shí)，安裝線路電抗器使電流變得平穩(wěn)，通過增加供電線路阻抗，諧波電流得到抑制。平穩(wěn)，通過增加供電線路阻抗，諧波電流得到抑制。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制

16、研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所生活生活l對(duì)移相調(diào)壓對(duì)移相調(diào)壓如不采用，則改用調(diào)幅調(diào)壓如不采用，則改用調(diào)幅調(diào)壓l對(duì)電流型諧波源對(duì)電流型諧波源增加整流相數(shù)（脈動(dòng)數(shù)）增加整流相數(shù)（脈動(dòng)數(shù)）l對(duì)電壓型諧波源對(duì)電壓型諧波源增加整流相數(shù)（脈動(dòng)數(shù)）增加整流相數(shù)（脈動(dòng)數(shù)）減少減少RscRsc（輸入側(cè)串電抗器）（輸入側(cè)串電抗器）對(duì)于配電變壓器對(duì)于配電變壓器增大功率或減少短路阻抗增大功率或減少短路阻抗 Xk%提升變壓器原邊電壓等級(jí)，由提升變壓器原邊電壓等級(jí)，由10KV改為改為35KV繞組接線采用繞組接線采用Dyn或或Dd或或Yd分割法分割法 將諧波源和諧波敏感負(fù)荷分開由不將諧波源和諧波敏感負(fù)荷分開由不 同變壓器

17、供電同變壓器供電中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所新一代諧波抑制技術(shù)（主動(dòng)抑制）新一代諧波抑制技術(shù)（主動(dòng)抑制）軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)智能電網(wǎng)技術(shù)智能電網(wǎng)技術(shù)微電網(wǎng)技術(shù)微電網(wǎng)技術(shù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所主動(dòng)型諧波抑制方案主動(dòng)型諧波抑制方案即研制新型高功率因數(shù)、低諧波的整流電路和控制即研制新型高功率因數(shù)、低諧波的整流電路和控制方式或?qū)﹄娏﹄娮友b置本身進(jìn)行改進(jìn)方式或?qū)﹄娏﹄娮友b置本身進(jìn)行改進(jìn),使其不產(chǎn)生諧波使其不產(chǎn)生諧波,目前，已有目前，已有PWM整流器和帶斬波器的二極管整流電整流器和帶斬波器的二極管整流

18、電路在各種開關(guān)電源中使用。路在各種開關(guān)電源中使用。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì)小型化、輕量化、對(duì)效率和電磁兼容性也有更高的小型化、輕量化、對(duì)效率和電磁兼容性也有更高的要求。要求。電力電子裝置高頻化電力電子裝置高頻化濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小濾波器、變壓器體積和重量減小，電力電子裝置小型化、輕量化。型化、輕量化。開關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。開關(guān)損耗增加，電磁干擾增大。軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)軟開關(guān)技術(shù)通過在電路中引入諧振改善了開關(guān)的開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)通過在電路中引入

19、諧振改善了開關(guān)的開關(guān)條件，大大降低了硬開關(guān)電路存在的開關(guān)損耗和開條件，大大降低了硬開關(guān)電路存在的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲問題。關(guān)噪聲問題。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所軟開關(guān)與硬開關(guān)的區(qū)別軟開關(guān)與硬開關(guān)的區(qū)別硬開關(guān)硬開關(guān) 開關(guān)過程中電壓、電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，有顯著的開關(guān)過程中電壓、電流均不為零，出現(xiàn)了重疊，有顯著的開關(guān)損耗開關(guān)損耗。 電壓和電流變化的速度很快，波形出現(xiàn)了明顯的過沖，從而產(chǎn)生了電壓和電流變化的速度很快，波形出現(xiàn)了明顯的過沖，從而產(chǎn)生了開關(guān)開關(guān)噪聲噪聲。 開關(guān)損耗與開關(guān)損耗與開關(guān)頻率開關(guān)頻率之間呈線性關(guān)系，因此當(dāng)硬電路的工作頻率不太高

20、之間呈線性關(guān)系，因此當(dāng)硬電路的工作頻率不太高時(shí)，開關(guān)損耗占總損耗的比例并不大，但隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)損耗就時(shí)，開關(guān)損耗占總損耗的比例并不大，但隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)損耗就越來越顯著。越來越顯著。 圖圖8-1 硬開關(guān)降壓型電路及波形硬開關(guān)降壓型電路及波形a）電路圖）電路圖 b）理想化波形）理想化波形 t0uiP0uituuiiP00圖圖8-2 硬開關(guān)過程中的電壓和電流硬開關(guān)過程中的電壓和電流a) 關(guān)斷過程關(guān)斷過程 b)開通過程開通過程a)b)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所軟開關(guān)軟開關(guān) 軟開關(guān)電路中增加了軟開關(guān)電路中增加了諧振電感諧振電感Lr和

21、和諧振電容諧振電容Cr，與濾波電感，與濾波電感L、電容、電容C相相比，比，Lr和和Cr的值小得多，同時(shí)開關(guān)的值小得多，同時(shí)開關(guān)S增加了增加了反并聯(lián)二極管反并聯(lián)二極管VDS，而硬開關(guān)電路，而硬開關(guān)電路中不需要這個(gè)二極管。中不需要這個(gè)二極管。 降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路中，在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路中，在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，消除了開關(guān)過程中通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，消除了開關(guān)過程中電壓、電流的電壓、電流的重疊重疊，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗，同時(shí)，諧振過程限值了開關(guān)過程中，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗，同

22、時(shí)，諧振過程限值了開關(guān)過程中電壓和電流的變化率電壓和電流的變化率，這使得開關(guān)噪聲也顯著減小。，這使得開關(guān)噪聲也顯著減小。 Pui0uitt0uiP0uitt0uu圖圖8-3 降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路及波形降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路及波形a）電路圖）電路圖 b）理想化波形）理想化波形a)b)圖圖8-4 軟開關(guān)過程中的電壓和電流軟開關(guān)過程中的電壓和電流a) 關(guān)斷過程關(guān)斷過程 b)開通過程開通過程 中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所諧波分析與比較諧波分析與比較從硬開關(guān)電路圖，開關(guān)從硬開關(guān)電路圖，開關(guān)S和二極管和二極管VD作為開關(guān)元件是主要的噪聲作為開關(guān)元

23、件是主要的噪聲源，它的輸入電流和輸入電壓中的諧波對(duì)外部電路影響較大。源，它的輸入電流和輸入電壓中的諧波對(duì)外部電路影響較大。而在軟開關(guān)電路中，首先開關(guān)在開通時(shí)，由于緩沖作用使輸入電而在軟開關(guān)電路中，首先開關(guān)在開通時(shí)，由于緩沖作用使輸入電流的流的di/dt值減小，因此總的諧波含量下降值減小，因此總的諧波含量下降6A0A0Hz0.5Hz1.0Hz軟開關(guān)軟開關(guān)硬開關(guān)硬開關(guān)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所諧波分析與比較諧波分析與比較而在開關(guān)關(guān)斷時(shí)，軟開關(guān)電路的二極管而在開關(guān)關(guān)斷時(shí)，軟開關(guān)電路的二極管VDs續(xù)流導(dǎo)通，電容續(xù)流導(dǎo)通，電容Cr放電，放電，這樣就能緩

24、沖開關(guān)電壓來抑制諧波。這樣就能緩沖開關(guān)電壓來抑制諧波。通過以上分析可以看到，緩沖式軟開關(guān)電路不但具有軟開關(guān)特性，通過以上分析可以看到，緩沖式軟開關(guān)電路不但具有軟開關(guān)特性，減小開關(guān)損耗，而且還可以起到抑制諧波的作用。這對(duì)于降低電磁減小開關(guān)損耗，而且還可以起到抑制諧波的作用。這對(duì)于降低電磁干擾和減少電網(wǎng)污染具有重要意義。干擾和減少電網(wǎng)污染具有重要意義。軟開關(guān)軟開關(guān)硬開關(guān)硬開關(guān)s10s20s30s0n濾波電感的電流波形濾波電感的電流波形中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所智能電網(wǎng)技術(shù)智能電網(wǎng)技術(shù)智能電網(wǎng)是一種新的電網(wǎng)發(fā)展理念，通過利用數(shù)字技術(shù)提智能電網(wǎng)是一種

25、新的電網(wǎng)發(fā)展理念，通過利用數(shù)字技術(shù)提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和效率，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和效率，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)和規(guī)劃方案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，對(duì)各類資對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)和規(guī)劃方案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，對(duì)各類資源和服務(wù)進(jìn)行整合重組。源和服務(wù)進(jìn)行整合重組。智能電網(wǎng)的范疇不僅涵蓋配電和用電，還包括輸電、運(yùn)行、智能電網(wǎng)的范疇不僅涵蓋配電和用電，還包括輸電、運(yùn)行、調(diào)度等方面。調(diào)度等方面。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所智能電網(wǎng)的諧波源抑制舉例智能電網(wǎng)的諧波源抑制舉例采用多諧波源間相互影響與電能質(zhì)量最優(yōu)控制方法采用多諧波源間相互影響

26、與電能質(zhì)量最優(yōu)控制方法 對(duì)智能電網(wǎng)中多電源間的諧振及諧波放大的現(xiàn)象以及諧波所具有的多對(duì)智能電網(wǎng)中多電源間的諧振及諧波放大的現(xiàn)象以及諧波所具有的多樣性、衰減性、相關(guān)性等特點(diǎn)，根據(jù)諧波源的特性調(diào)整電流約束電壓樣性、衰減性、相關(guān)性等特點(diǎn)，根據(jù)諧波源的特性調(diào)整電流約束電壓畸變率，基于電流動(dòng)態(tài)規(guī)劃的模型從安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)方面畸變率，基于電流動(dòng)態(tài)規(guī)劃的模型從安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)方面確定電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的最優(yōu)分布，消除諧波疊加和電壓波動(dòng)，以達(dá)確定電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的最優(yōu)分布，消除諧波疊加和電壓波動(dòng)，以達(dá)到系統(tǒng)性能的優(yōu)化，取得期望的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量到系統(tǒng)性能的優(yōu)化，取得期望的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量 先進(jìn)的

27、凈化控制裝置先進(jìn)的凈化控制裝置通過用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)、負(fù)載側(cè)的各種電參參數(shù)及各次諧波波數(shù)據(jù)通過用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)、負(fù)載側(cè)的各種電參參數(shù)及各次諧波波數(shù)據(jù)的綜合測(cè)控儀的綜合測(cè)控儀RVT的檢測(cè)裝置；采用的檢測(cè)裝置；采用PLC作為控制器，它通過控制晶閘作為控制器，它通過控制晶閘管的通斷來控制諧波濾波管的通斷來控制諧波濾波 。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所智能電網(wǎng)的諧波源抑制主要特征智能電網(wǎng)的諧波源抑制主要特征智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)提供滿足提供滿足2121世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量。電能質(zhì)量指標(biāo)包括電壓偏移、頻。電能質(zhì)量指標(biāo)包括電壓偏移、頻率偏

28、移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。 智能電網(wǎng)將智能電網(wǎng)將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件。通過其先進(jìn)的控制方法。通過其先進(jìn)的控制方法監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的基本元件，從而快速診斷并準(zhǔn)確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的基本元件，從而快速診斷并準(zhǔn)確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。 智能電網(wǎng)將智能電網(wǎng)將容許各種不同類型發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入容許各種不同類型發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入。智能電網(wǎng)將安全、無縫地。智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于容許各種不同

29、類型的發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于“即插即插即用即用”。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所智能電網(wǎng)示范工程智能電網(wǎng)示范工程電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)工程電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)工程該工程通過在世博園區(qū)內(nèi)新建約該工程通過在世博園區(qū)內(nèi)新建約70 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建設(shè)覆蓋個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建設(shè)覆蓋世博園區(qū)世博園區(qū)110kV 和和35kV 變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，另變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，另外，通過與用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通信，讀取世博園區(qū)外，通過與用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行通信，讀取世博園區(qū)內(nèi)智能電能表所采集的與電能質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)上內(nèi)智能電能表所采集的與電能質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)上

30、海市電力公司已有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)海市電力公司已有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量（諧波，閃變）的全面監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)與分析，對(duì)電能質(zhì)量（諧波，閃變）的全面監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)與分析，以對(duì)世博園區(qū)電能質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，為世博會(huì)提供更以對(duì)世博園區(qū)電能質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，為世博會(huì)提供更高品質(zhì)的電力供應(yīng)與服務(wù)。高品質(zhì)的電力供應(yīng)與服務(wù)。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所微電網(wǎng)微電網(wǎng) 微電網(wǎng)是一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系微電網(wǎng)是一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)。它對(duì)于大電網(wǎng)表現(xiàn)為一個(gè)單一可控的單元。統(tǒng)。它對(duì)于大電網(wǎng)表現(xiàn)為一個(gè)

31、單一可控的單元?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給微電網(wǎng)中的電源多可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源。即含有電力電子接口的小型機(jī)組。為容量較小的分布式電源。即含有電力電子接口的小型機(jī)組。包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置。它們接在用戶組以及超級(jí)電容、飛輪及蓄電池等儲(chǔ)能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低及污染低等特點(diǎn)。側(cè)，具有成本低、電壓低及污染低等特點(diǎn)。 中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所微電網(wǎng)技

32、術(shù)微電網(wǎng)技術(shù) 微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)的核心部分，是智能電網(wǎng)的微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)的核心部分，是智能電網(wǎng)的重要組成部分。微電網(wǎng)先進(jìn)的控制系統(tǒng)和靈活的運(yùn)行方式重要組成部分。微電網(wǎng)先進(jìn)的控制系統(tǒng)和靈活的運(yùn)行方式恰好滿足了智能電網(wǎng)的要求恰好滿足了智能電網(wǎng)的要求因?yàn)橐驗(yàn)榇蠖鄶?shù)微電網(wǎng)分布式電源為電力電子接口電源，所以大多數(shù)微電網(wǎng)分布式電源為電力電子接口電源，所以搞的不好也同樣是一個(gè)個(gè)諧波源。搞的不好也同樣是一個(gè)個(gè)諧波源。接入點(diǎn)母線進(jìn)線上的微電網(wǎng)電流和接入點(diǎn)母線進(jìn)線上的微電網(wǎng)電流和公共點(diǎn)電壓，可以實(shí)現(xiàn)公共點(diǎn)電壓，可以實(shí)現(xiàn)電壓電壓- -有功功率和頻率有功功率和頻率- -無功功率的雙閉環(huán)控制無功功率的

33、雙閉環(huán)控制或者或者其他智其他智能控制方式能控制方式，控制算法要求對(duì)無功補(bǔ)償、諧波抑制以及電控制算法要求對(duì)無功補(bǔ)償、諧波抑制以及電壓不平衡度補(bǔ)償均有較好的控制效果。壓不平衡度補(bǔ)償均有較好的控制效果。中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所微電網(wǎng)諧波源抑制方法微電網(wǎng)諧波源抑制方法對(duì)諧波的抑制措施除了安裝有源濾波器及補(bǔ)償設(shè)備對(duì)諧波的抑制措施除了安裝有源濾波器及補(bǔ)償設(shè)備的一般方法以外，微電網(wǎng)還可以改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的角的一般方法以外，微電網(wǎng)還可以改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的角度入手。從諧波的源頭抑制諧波是逆變器應(yīng)該具有度入手。從諧波的源頭抑制諧波是逆變器應(yīng)該具有的功能，有消極的的功能，有消極的“諧波電壓阻尼諧波電壓阻尼”功能與積極的功能與積極的諧波電流補(bǔ)償功能。諧波電流補(bǔ)償功能。 中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制研究所微電網(wǎng)諧波源抑制控制策略實(shí)例微電網(wǎng)諧波源抑制控制策略實(shí)例中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院新能源與電能質(zhì)量控制研究所新能源與電能質(zhì)量控制