第9章电力公害及其抑制.pptVIP

第9章 电力公害及其抑制 9.1电力公害及其分类 9.2谐波产生及其抑制 9.3电磁干扰及其抑制 9.4提高功率因数的对策 第9章 电力公害及其抑制 随着电力电子装置的广泛应用，电力公害问题引起人们越来越多的关注。同时，也由于电力电子技术的飞速进步，在电力公害的抑制方面也取得了一些突破性进展，本章主要介绍由电力电子装置产生电力公害的机理、危害及抑制对策。 本章要求了解各种电力电子公害的产生机理，熟悉主要的抑制方法。 9.1电力公害及其分类 9.1.1 什么是电力公害 9.1.2 电力公害分类 9.1.1 什么是电力公害 电力电子装置如整流器、逆变器和斩波器等对于电网来说属于非线性负载，它产生的有害高次谐波电流“注入”电网，造成电网的严重污染。 在高频开关器件大量应用的电力电子装置中，由于高电压和大电流脉冲的前后沿很陡峭，会产生频段很宽的电磁干扰信号，这些电磁信号是严重的电磁干扰源，对电力系统的正常运行和其他设备构成相当大的危害。 另外，整流器等电力电子装置往往使网侧电流滞后于网侧电压，造成电力电子装置功率因数降低，使电网无功功率增加，给电网带来额外的负担，并影响供电质量。 电力公害就是指使用电力电子装置时存在的谐波电流大、电磁干扰严重和网侧功率因数低等问题。 9.1.2 电力公害分类 1. 谐波公害 1) 使电网供电电压波形畸变，供电质量降低 像对基波电流一样，供电系统对谐波也呈现一定阻抗，因此注入供电系统的谐波电流会在电网上产生一定的压降。这些谐波电压增加到供电电压上，将使电压波形畸变，并使三相交流电的对称性受到影响。 2) 产生网侧过电压和过电流 在电力系统中常有功率因数补偿电容和电感。在这种情况下，供电系统与补偿电感电容构成谐振回路，从而引起过电压或过电流现象。 3) 使供用电系统的能量损耗增加，供用电设备的寿命缩短 当供电电压为正弦波而负载电流为非正弦波时，谐波电流都是无功电流。 9.1.2 电力公害分类 2. 电磁干扰公害 高频开关变换器工作时，内部的高电压或大电流波形以极短的时间上升或下降，这些具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰信号。这些电磁干扰信号一方面会污染电网，通过电网干扰其他用电设备；另一方面通过传输线的传导或经过空间进行辐射而对电子设备的正常工作造成威胁。 9.1.2 电力公害分类 3. 功率因数公害 按照定义，功率因数是变流装置电网侧有功功率与视在功率之比。电网接变流装置之后，功率因数必然降低，导致网侧输入电流有效值增大，使得熔断器、断路器及传输线的规格及电源滤波器的容量增大。 在三相四线制整流电源中不但使网侧功率因数降低，而且由于它的三次谐波电流在零线中相位相同，这些谐波电流合成后使零线电流增大，有时可能超过各相相电流。因为按安全标准规定，零线不能装设保护装置，所以可能使零线因过热而损坏。 9.2 谐波产生及其抑制 9.2.1 谐波产生机理 9.2.2 谐波抑制对策 9.2.1 谐波产生机理 在电力电子变换电路中存在着周期性非正弦电流，它使得供电系统中不仅有基波电流，而且还有大量谐波电流。以带电感性负载的单相桥式和三相桥式整流电路为例，当触发角为时，变压器次级电压和电流波形如图9.1所示。 9.2.1 谐波产生机理 9.2.1 谐波产生机理 9.2.2 谐波抑制对策 1. LC无源滤波器 9.2.2 谐波抑制对策 2. 静止无功补偿器 在网侧设置无功补偿装置(Static Var Compensator，SVC)用于补偿谐波造成的无功功率，以提高功率因数；合理地设置无功补偿装置中电感L和电容C，使其能在某次频率产生谐振，从而滤除该频率的谐波。 9.2.2 谐波抑制对策 9.2.2 谐波抑制对策 3. 有源电力滤波器补偿 9.2.2 谐波抑制对策 4. 增加整流相数 9.3 电磁干扰及其抑制 9.3.1 电磁干扰的产生 9.3.2 电磁干扰抑制 9.3.1 电磁干扰的产生 1. 电磁干扰的产生 电力电子装置工作时，电力电子器件的电压和电流波形都是以极短的时间上升和下降。这些具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰，可以说高频变换器本身就是一个很强的宽带电磁波发射源，也即很强的电磁干扰源。装置的功率越大，这种电磁发射能力越强。 9.3.1 电磁干扰的产生 2. 电磁干扰形成的因素 ① 电磁干扰源，指产生EMI的组件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。高频开关器件构成的电力电子装置就是一种典型的干扰源。 图9.11 电磁干扰三要素 ② 耦合路径，指把能量从干扰源耦合(或传输)到敏感设备上，并使该设备产生响应的媒介。传导干扰和辐射干扰就是按照耦合路径来进行划分的。传导干扰是通过导线进行传播的，耦合干扰是通过“场”进行传播的。 ③