降低輸入電流諧波 提高功率因數

2013-12-24 10:33:31

諧波產生的根本原因是由於電力線路呈現一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構成的無源網絡,由於非線性負載產生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,成為諧波。諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發熱(如電容、變壓器、電機等);電氣組件溫升高、效率低、加速絕緣老化、降低使用壽命;幹擾設備正常工作;無功功率增加,電力設備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設備);供電效率低;出現諧振,特別是柴油發電機發電時更嚴重;空開跳閘、熔絲熔斷、設備無故損壞。uPS對於電網而言是一個非線性負載,在工作的時候會產生大量的諧波。以配置6脈衝整流器的UPS為例,其輸入功率因數一般為0.75左右,諧波大於30%。降低UPS工作諧波的主要方法有:

  (1)采用12脈衝整流器。其原理是在原有6脈衝整流器基礎上,在輸入側增加一個移像變壓器和6脈衝整流器。采用該技術方案後,可將諧波降低至10%左右。有點是較為簡單,諧波改善明顯;缺點是對功率因數改善有限,價格略高。

  (2)采用無源濾波器。一句LC濾波電路原理,對UPS產生的諧波進行濾除,並對功率因數進行補償。優點是技術簡單,成本較低;缺點是智能補償特點階次的諧波,同時受負載阻抗影響較大,無法適用於全功率段。

  (3)采用有源濾波器。原理是利用可控的功率半導體器件向電網諸如與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達到實時補償諧波電流的目的。優點是可以補償多個階次的諧波,且不受負載阻抗大小的影響;缺點是購置成本較高。

  (4)采用高頻IGBT整流及PFC整流及PFC功率因數校正電設計整流器。原理是采用高頻率PWM控製IGBT導通,對輸入電壓波形進行分割,使輸入電流波形盡量接近正弦波,並對輸入電壓和電流相位差進行補償。有點是體積輕,價格便宜,效果好;缺點是技術結構複雜,不易維護,受功率器件影響,目前容量大小受到限製。

  以上集中技術,性能及投資對比如表1所示,可以根據實際需求選擇合適的方案。

 

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