UPS的諧波的產(chǎn)生與治理

1諧波的定義

　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率普通晶閘管VTH、門極可關(guān)斷晶閘管GTO、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET、電力晶體管GTR、IGBT等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大量非線性負(fù)載的增加，使得電力系統(tǒng)波

　　諧波是指供電系統(tǒng)中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。氣體檢測(cè)儀 | 可燃氣體檢測(cè)儀 | 轉(zhuǎn)換器 | 手鉗 | 分析儀 | 圓嘴鉗 | 濁度計(jì) | 毒性氣體 | 流量計(jì) | 鉗子 | 電阻計(jì) | 溫濕度儀 | 測(cè)振儀 | 溫度計(jì) | 多用表 | 氧氣檢測(cè) | 電壓計(jì) | 彈簧鉗 | 測(cè)距儀 | 頻閃儀 | 功率計(jì) | 剪線鉗

　　諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱為諧波次數(shù)。分解后的諧波通常稱為n次諧波，此處的"即是諧波次數(shù)。一般指從2次到50次范圍力口5次諧波電壓(電流)的頻率是250Hz，7次諧波電壓(電流)的頻率是350Hz，超過13次的諧波稱為高次諧波。

　　2UPS諧波的產(chǎn)生

　　UPS主要由整流電路、逆變電路、控制電路、充電電路、電池組、旁路系統(tǒng)組成。

　　目前中大功率三迸三出UPS的整流電路通常采用晶閘管相控整流電路，常用的整流電路有三相全橋6脈沖整流電路和六相全橋12脈沖整流電路等。相控整流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制技術(shù)成熟，但由于交流輸入功率因數(shù)較低，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的污染。

　　中大型三迸三出UPS輸入整流器采用三相全橋6脈沖可控整流電路的，其輸入功率因數(shù)是由換相重疊角γ和控制角α來決定的。換相重疊角γ是指三相整流電路中兩相電壓共同導(dǎo)通的時(shí)間;控制角α表示觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，即從正弦波過零開始到晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通之間這段晶閘管不導(dǎo)通的時(shí)間。相控整流電器的功率因數(shù)為

　　如果換相重疊角γ很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，則相控整流器的功率因數(shù)表達(dá)式為

　　cosφ=cosα

　　說明整流器的功率因數(shù)主要與控制角的余弦有關(guān)，控制角愈小，功率因數(shù)愈大;反之則功率因數(shù)愈小。實(shí)際上，在整流電路中，除了存在整流電壓與整流電流之間的相位差之外。還存在著由于高次諧波電流引起的電流波形畸變問題，可以用電流畸變系數(shù)p進(jìn)行計(jì)算。電流畸變系數(shù)p如下式所示。

　　式中幾:基波電流有效值;

　　I:非正弦電流總有效值;

　　I2:…In:二次諧波以上諧波電流有效值。

　　考慮到高次諧波畸變因數(shù)后，整流器的功率因數(shù)PF可以表示為

　　PF=μcosφ

　　高頻開關(guān)整流電源由于是峰值整流形式，其輸人電流為很窄的大電流脈沖波，諧波分量很大，即電流畸變系數(shù)川很低，故其功率因數(shù)PF也很低。這時(shí)必須用有源功率因數(shù)校正技術(shù)使其電流正弦化，可以使PF達(dá)到0.95以上。

　　3UPS諧波的危害(見表1)

　　(1)對(duì)發(fā)電設(shè)備的危害:諧波干擾增大發(fā)電機(jī)的損耗，產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，降低了機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)換的效率。諧波在繞組和轉(zhuǎn)子阻尼線圈中產(chǎn)生額外THDI必須小于等于20%，否則發(fā)電機(jī)的功率必須進(jìn)行折算;

　　(2)對(duì)輸電設(shè)備的危害:損耗增加(趨膚效應(yīng))、引發(fā)諧振(線路電感、對(duì)地電容)、中線電流增大、影響線路的穩(wěn)定運(yùn)行(繼電保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng));

　　(3)對(duì)供電設(shè)備的危害:損害電容、變壓器降容(銅損、渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗)、降低可靠性、影響電力測(cè)量的準(zhǔn)確性;

　　(4)對(duì)用電設(shè)備的危害:視在功率增大、干擾敏感性的電子設(shè)備;

　　(5)對(duì)人體的危害:人體細(xì)胞在受到刺激興奮時(shí)，細(xì)胞膜電位會(huì)發(fā)生快速波動(dòng);其頻率如果與諧波頻相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會(huì)直接影響人的腦磁場(chǎng)與心磁場(chǎng)，弓l起不適，甚至誘發(fā)疾病，危害人體健康。