安(ān)科(kē)瑞 陳聰(cōng)

01 簡述(shù)

 各種電(diàn)子設備(bèi)和(hé)電(diàn)子計算機，都需要(yào)由穩定的(dí)直(zhí)流電源(yuán)供電。通常都(dū)是將(jiāng)工(gōng)業(yè)用的交(jiāo)流(liú)電經(jīng)變(biàn)換(huàn)來(lái)獲得(dé)所需(xū)的直流電。傳(chuán)統(tǒng)的(dí)把交(jiāo)流電(diàn)變(biàn)換(huàn)成(chéng)穩定的直(zhí)流(liú)電的方式(shì)主要分(fēn)為(wéi)變(biàn)壓(yā)，整(zhěng)流(liú)，濾(lǜ)波，穩(wěn)壓等四個過(guò)程。

02 單相整流(liú)設(shè)備諧波(bō)分(fēn)析

  常見(jiàn)的單相整(zhěng)流(liú)負(fù)載主要有，以(yǐ)電視機為(wéi)代(dài)表(biǎo)的家(jiā)用(yòng)電器，特別是(shì)變(biàn)頻空調，電磁爐等(děng)；節(jié)能燈(dēng)，調(tiáo)光(guāng)燈(dēng)等照明設(shè)備(bèi)；大(dà)尺(chǐ)寸的LED屏(píng)幕（采(cǎi)用很多開(kāi)關(guān)電源並(bìng)聯(lián)供電）

1，單項可控整(zhěng)流電路(lù)原理圖(tú)。

2，單項可控整流(liú)電(diàn)路(lù)輸(shū)入電壓和輸出電壓波形

3，單項可控整流(liú)輸入(rù)電流波形(xíng)（發(fā)生(shēng)畸(jī)變）

4，輸入電(diàn)流(liú)波形FFT分析，主要為150HZ(3次(cì)諧波(bō))，3N次諧(xié)波(bō)。

    諧波(bō)電(diàn)流在流過變壓器(qì)時(shí)，會造(zào)成變(biàn)壓(yā)器(qì)的損(sǔn)耗增加，從(cóng)而導致變(biàn)壓器的溫度(dù)過高。其(qí)中，三次諧波電(diàn)流(liú)造成變壓器過熱(rè)的情況(kuàng)很嚴重(zhòng)。三(sān)次諧波(bō)還會引起(qǐ)跳閘，零(líng)綫(xiàn)過熱等(děng)諸(zhū)多問題。

03 6脈整流設(shè)備(bèi)諧(xié)波分(fēn)析

 單向(xiàng)整(zhěng)流電路應(yīng)用(yòng)在負(fù)載(zǎi)功(gōng)率(shuài)需求較小的場(cháng)合(hé)，一般(bān)不超過(guò)1KW。而在機(jī)電產品(pǐn)中，有很多設(shè)備需要(yào)較(jiào)大(dà)功率的(dí)直流供電(diàn)電壓，這(zhè)就要(yào)采用(yòng)三相整(zhěng)流(liú)電路(lù)。比(bǐ)如工業變頻(pín)器，電弧焊機(jī)，車床，起(qǐ)重機等。其輸出功率在(zài)幾千瓦~幾百千(qiān)瓦，由(yóu)於功率較大(dà)，一般采(cǎi)用三(sān)相(xiāng)6脈(mài)整流電(diàn)路來(lái)提(tí)供大功率(shuài)直流(liú)電(diàn)壓輸出。

1，6脈可(kě)控整(zhěng)流電(diàn)路(lù)原理(lǐ)圖。

2，6脈可控整(zhěng)流(liú)電路輸(shū)入電(diàn)壓(yā)和輸出電壓波形(xíng)

3，6脈(mài)可控整流(liú)輸入(rù)電流波形（發生畸變）

4，輸入(rù)電(diàn)流(liú)波(bō)形(xíng)FFT分(fēn)析，主要為(wéi)250HZ(5次諧(xié)波)，350HZ(7次(cì)諧波(bō))，6N±1等(děng)其它(tā)高次諧(xié)波。

04 12脈整流設(shè)備諧波分析

      12 脈(mài)波(bō)整流(liú)器(qì)由(yóu)一個整流(liú)變壓器和兩(liǎng)個(gè)三相(xiāng)橋(qiáo)式電路構(gòu)成,整(zhěng)流(liú)變壓器為三(sān)繞組變壓器(qì),兩個三(sān)相橋(qiáo)式電路(lù)對稱(chēng),並(bìng)分別與整(zhěng)流變壓(yā)器(qì)的(dí)兩個低(dī)壓繞(rào)組(zǔ)連接。12 脈波整(zhěng)流(liú)器通過兩個 6 脈波(bō)三相橋式電路的(dí)組合(hé),可以(yǐ)實現 12 脈動的(dí)效(xiào)果(guǒ)。

1，12脈(mài)整流電(diàn)路原(yuán)理(lǐ)圖。

2，12脈可控整(zhěng)流(liú)電(diàn)路輸入(rù)電(diàn)壓和輸出電(diàn)壓(yā)波形

3，12脈(mài)可控整流(liú)輸入(rù)電(diàn)流波(bō)形（發生(shēng)畸變(biàn)）

4，輸入(rù)電流(liú)波形FFT分析，主(zhǔ)要(yào)為550HZ(11次(cì)諧波)，650HZ(13次(cì)諧波)，12N±1等(děng)其(qí)它高次諧波(bō)。

  12脈波(bō)整(zhěng)流電(diàn)路(lù)應(yīng)用於(yú)風力發電，自耦變(biàn)壓(yā)器(qì)，航(háng)空(kōng)飛機(jī)電源整(zhěng)流(liú)等領(lǐng)域，軌(guǐ)道牽(qiān)引(yǐn)設(shè)備。APF和SVG 對(duì) 12 脈(mài)波整流器的(dí)電能質量(liáng)治理,主(zhǔ)要是對(duì) 12 脈波(bō)整(zhěng)流器(qì)進行無(wú)功(gōng)補償(cháng)和(hé)諧波治理。其無功補償(cháng)比較容(róng)易實現(xiàn),而諧(xié)波(bō)治(zhì)理比較復雜。

05 24脈整流(liú)設備諧波分析

  24 脈(mài)波(bō)整流(liú)機組整流(liú)以(yǐ)大(dà)幅度減(jiǎn)少係(xì)統中的低(dī)次(cì)諧波(bō)含量。其(qí)主要由 2 台相同(tóng)容量(liáng)的 12 脈(mài)波軸向雙分(fēn)裂(liè)式牽引移(yí)相整(zhěng)流變(biàn)壓器(qì)和(hé) 4 組(zǔ)由(yóu)三(sān)相全波(bō)整(zhěng)流(liú)橋構成(chéng)的(dí)整(zhěng)流(liú)器(qì)兩部(bù)分共同組(zǔ)成。具(jù)有諧(xié)波(bō)分(fēn)量低，電(diàn)壓脈波(bō)小(xiǎo),濾(lǜ)波(bō)設備(bèi)所(suǒ)需資金投(tóu)入少等優(yōu)點。整流機組中的(dí) 2 台整(zhěng)流(liú)變(biàn)壓(yā)器(qì)閥(fá)側均有(yǒu) 2 套低壓繞組(zǔ),分別采(cǎi)用(yòng) Y 型和(hé)△型接綫(xiàn),使得(dé) 2 套繞組的(dí)綫(xiàn)電壓(yā)形成 30°的(dí)相位(wèi)角。網(wǎng)側(cè)繞(rào)組(zǔ)采(cǎi)用 2 種不同的(dí)延邊三角形接(jiē)綫(xiàn)方(fāng)式(shì)進行(háng)移相，左延(yán)△接法實現(xiàn)移(yí)相+7.5°,右(yòu)延△接法(fǎ)實(shí)現移(yí)相(xiāng)-7.5°。通(tōng)過移相(xiāng)處理,得到 4 套閥(fá)側(cè)繞組的(dí)綫電(diàn)壓(yā)互(hù)差(chà) 15°的相位(wèi)角。它們(mén)各自經過由(yóu)三相全波整流橋構(gòu)成(chéng)的整(zhěng)流(liú)器(qì)整流,在 4 組整流器(qì)的直流側(cè)並聯運行(háng),組成 2x12 脈波整流(liú)係(xì)統。

    24 脈(mài)波整流(liú)係(xì)統低次(cì)諧波含(hán)量較低，通常使用在高(gāo)鐵，地鐵等牽引(yǐn)係統。

結束語(yǔ)

整流裝(zhuāng)置產生的(dí)諧(xié)波(bō)占所有諧(xié)波的近 25-33%,對電(diàn)網(wǎng)的危害較大,諧波(bō)造(zào)成配(pèi)電綫纜，變壓器(qì)發(fā)熱,降低(dī)通(tōng)話質量(liáng),空氣(qì)開(kāi)關(guān)誤(wù)動作(zuò),發電(diàn)機(jī)喘(chuǎn)振(zhèn)等不良後果;諧波按(àn)電流(liú)相序分為+序(xù)(3k+1 次(cì),k 為(wéi)0和正整(zhěng)數)，-序(3k+2次,k 為0 和(hé)正整數).0序(xù)(3k 次(cì),k 為正整(zhěng)數(shù)),+序電流(liú)使損耗加重(zhòng),-序電流使(shǐ)電機反轉(zhuǎn)，發(fā)熱,0 序(xù)電流(liú)使(shǐ)中綫電流異常增加。大量的(dí)諧波電(diàn)流(liú)注入電網，造(zào)成(chéng)電(diàn)壓(yā)波形畸變，供電質量下降(jiàng)，嚴重(zhòng)危害供(gōng)發電(diàn)設備(bèi)和(hé)用電設備。

  APF（有源(yuán)濾波器） 是用(yòng)於對(duì)諧(xié)波(bō)進(jìn)行動(dòng)態(tài)治理的新型(xíng)電力電子裝置(zhì)。其(qí)克(kè)服(fú)了無源濾波(bō)器(qì)容易引(yǐn)起(qǐ)振蕩，補(bǔ)償(cháng)特(tè)性單一(yī)，易發生(shēng)過(guò)載(zǎi)等不足,對諧波(bō)電(diàn)流的(dí)補償效果不(bù)受係(xì)統阻抗影響(xiǎng)。能(néng)夠(gòu)治理大小，頻率都變化(huà)的諧波(bō),SVG(有源無功補償裝置)可以對(duì)變(biàn)化的無功進(jìn)行補償,提高係統整(zhěng)體(tǐ)的功率(shuài)因數(shù);因(yīn)此(cǐ)APF和SVG在需(xū)動態治理(lǐ)諧波(bō)和無功(gōng)的(dí)場合(hé)得到廣泛(fàn)應(yīng)用(yòng)。

安(ān)科(kē)瑞電氣(qì)電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)治(zhì)理(lǐ)案例

SVG(靜止(zhǐ)無(wú)功補(bǔ)償)治理案例(lì)

無(wú)功(gōng)補償+APF(有(yǒu)源濾波)治理(lǐ)案例