如何降低非正弦电压

许多电力消费者的电流消耗对施加的电压具有非线性依赖性，因此他们消耗来自网络的非正弦电流......从系统流过网络元件的电流导致非- 它们中的正弦电压降，“叠加”施加的电压并失真。从电源到非线性电接收器的所有节点都会出现正弦电压失真。

谐波失真的来源是：

• 用于钢铁生产的电弧炉，

• 阀门转换器，

• 具有非线性伏安特性的变压器，

• 变频器，

• 感应炉，

• 旋转电机，

• 由阀门转换器提供动力，

• 电视接收器，

• 荧光灯，

• 水银灯。

最后三组的特点是单个接收器的谐波失真水平较低，但即使在高压网络中，它们中的大量也决定了显着的谐波水平。

也可以看看： 电网中的谐波来源 和 现代电力系统出现高次谐波的原因

降低非正弦电压的方法可分为三组：

a) 链式解决方案：在单独的母线系统上分配非线性负载，在 SES 的不同单元中分配负载并并联电动机，根据相位倍增方案对转换器进行分组，连接负载到更高的功率系统，

b) 使用滤波装置，包括并联窄带谐振滤波器的负载，包括滤波器补偿装置 (FCD)；

c) 使用以降低高次谐波产生水平为特征的特殊设备，使用“不饱和”变压器，使用具有改进能量特性的多相转换器。

发展 电力电子基础 高频调制的新方法导致了 1970 年代新型设备的诞生， 改善电力质量 – 有源滤波器（AF）... 立即出现了有源滤波器的分类，分为串联和并联，以及电流和电压源，这导致了四个主要电路。

四种结构（图 1. 6）中的每一种都决定了工作频率下的滤波电路：转换器中的开关和开关本身的类型（双向或单向开关）。作为用作电流源的转换器中的能量存储设备（图 1.a、d），它被用于 电感，在用作电压源的转换器中（图 1.b，c），使用了电容。

图1。有源滤波器的主要类型：a——并联电流源； b——并联电压源； c——串联电压源； d——串联电流源

已知滤波器 Z 在频率 w 下的电阻等于

当 ХL = ХC 或 wL = (1 / wC) 在频率 w 时， 电压谐振，这意味着滤波器对频率为w的谐波和电压分量的阻值为零，此时频率为w的谐波分量将被滤波器吸收，不会穿透网络。设计谐振滤波器的原理就是基于这种现象。

在具有非线性负载的网络中，通常会出现规范级数的谐波，其阶数为 ν 3, 5, 7,。 ……

图 2. 电源谐振滤波器的等效电路

考虑到 XLν = ХL，ХCv = (XC / ν)，其中 XL 和 Xc 是电抗器和电容器组在基频下的电阻，我们得到：

一种滤波器，除了过滤谐波外，还会产生 无功功率，并补偿网络功率损耗和电压，称为补偿滤波器（PKU）。

如果一个设备除了滤除高次谐波外，还执行电压平衡的功能，那么这样的设备就称为滤波器平衡（FSU）……从结构上讲，FSU 是一个连接到网络线路电压的非对称滤波器。 FSU 滤波器电路所连接的线路电压的选择，以及滤波器相位中包含的电容器的功率比，均由电压平衡条件决定。

从上面可以看出，PKU 和 FSU 等设备同时作用于多个 电能质量指标 （非正弦、不对称、电压偏差）。这种用于提高电能质量的装置称为多功能优化装置 (MOU)。

由于类型的突然可变负载，出现了开发此类设备的权宜之计 电弧钢炉 导致多个指标同时发生电压畸变。 MOU的使用为全面解决电力质量保障问题提供了契机，即同时针对多个指标。

此类设备的类别包括高速静态无功电源 (IRM)。

根据无功功率的调节原理，IRM可分为两大类：直接补偿高速静止无功源、间接补偿高速静止无功源…… IRM的结构如图3所示, a, b, 分别为 .这种具有高响应速度的装置可以减少电压波动。逐步调整和滤波器的存在提供了平衡和降低高次谐波水平。

在图。图 3，提出了一种直接补偿电路，其中“受控”无功电源通过 晶闸管 电容器组。电池有几个部分，允许您离散地改变产生的无功功率。在图。如图 3b 所示，IRM 功率通过调节反应器来改变。使用这种控制方法，电抗器会消耗滤波器产生的多余无功功率。因此，该方法称为间接补偿。

图 3. 具有直接 (a) 和间接 (b) 补偿的多功能 IRM 的框图

间接补偿有两个主要缺点：吸收多余的功率会导致额外的损耗，使用阀门控制角改变反应堆功率会导致额外产生高次谐波。