电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术探究

电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术探究

杨阳

(国网重庆江津供电公司)

摘要：文章主要对电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术展开了探讨，其中，对集中补偿、分区补偿以及就地补偿三种电力电子装置无功补偿技术并联电容器补偿技术进行了分析，同时，对依靠无源滤波器以及有源电力滤波器等开展的电力电子装置谐波抑制技术进行了研究，以期为相关研究提供一下参考和帮助。

关键词：电力电子装置；谐波抑制；无功补偿技术

引言

有效发挥电力电子装置的实效性，电路形态转换的灵活性以及用户应用电能的高效性将大幅度提升，但应重视的为，现如今电力电子装置实际应用过程中，出现电网谐波污染以及低功率因数问题的可能性相对较高，对供电质量具有不利影响，合理开展电网谐波抑制以及无功补偿有助于降低上述问题发生几率，更好的确保电力电子装置的供电质量。

一、电力电子装置谐波抑制技术

通常而言，供电系统谐波机制及消除的办法具体有两种，其一，为依靠有源电力滤波器或者无源滤波器开展相应操作；其二，为对谐波源加以改造，如，对高功率因数整流器的应用以及变流器项目提高等。现如今相关工程中应用LC滤波器的频率最高，究其原因，此类设备无需投入大量的成本，且结构相对简单，可靠性、安全性也相对较高，可以促使谐波以低阻抗路径作为支撑，基于对基波的保留促使谐波短路，进而达到抑制谐波的目的，谐波可通过滤波器但不会进入至供电系统中。下文将针对有源电力滤波器及无源滤波器开展详细探讨：

（一）有源电力滤波器

充分发挥该设备的应用实效性，可达到抑制谐波的目的，具体而言，使用该设备的过程中具体是经由可控的功率半导体促使电流进入至电网内，该电流幅值和谐波源的电流一致，相位却和谐波源相反，如此一来，便可以确保总的谐波率电流始终保持在零值，达到谐波电流补偿的目的。照比无源滤波器而言，有源电力滤波器存在的优势主要包括：第一，可对各次谐波开展有效补偿，同时，可以做到闪变抑制，进而达到无功补偿的目的，功能相对更为丰富，性价比也较为合理；第二，设备的特性不会基于系统阻抗等其他因素的影响而产生变化，有助于防止和系统阻抗相作用，导致谐振问题产生；第三，该设备存在自适应的特点，且具有较为优良的快速响应性以及可控制性[1]。

基于现如今的实际状况来讲，我国针对有源电力滤波器的研究日渐趋于深入化，随着电力电子技术及有关元器件发展脚步的不断加快，未来此类设备的应用范围势必会越来越广泛。此外，对有源因数技术的应用不会出现谐波或者谐波电流产生的问题，所以也不会导致谐波抑制及无功补偿等问题出现，具有较为显著的优势，取得的经济效益也相对较高，于未来的应用前景较为广阔。

（二）无源滤波器

电力、电阻电容器基于相应功能需求加以组合便可以设计出无源滤波器。其中形式及结构最为简单的属单调滤波器，其作为无源滤波器的一种，对单一特征的次谐波可起到较为优良的抑制效果，具体而言，单调滤波器支路于单一特征次谐波下进行串联谐振，如此一来，便可以构建出一条低阻通路，进而促使流入电网中的次谐波电流量大幅度减少，甚至不再流入电网内，进而达到抑制谐波的效果。就特征较多的次谐波的抑制而言，具体是需要在电网内针对多个单调谐波器开展并联操作。无源滤波器的其中一种为双调斜滤波器，该设备可以对频率不同的两种谐波开展同时的滤除操作，同时，也可以生成多阶的双调滤波器，但此类设备的电路结构复杂性较高，实践过程中应用难度较大，因此应用频率相对较低，此外，为了针对一次以上的滤波开展有效的滤除操作，也可以尝试将无源滤波器设计成高通滤波器的形式[2]。

无源滤波器的结构较为简单，应用及维护需要投入的成本均相对较少，不仅可以做到对滤波的有效吸收，也支持无功补偿，有助于优化功率因数，随着科学技术的不断发展，无源滤波器谐波抑制技术已经成熟，且于无功补偿及谐波抑制等领域中的应用最为广泛。但同时，仍需重视的为，无源滤波器也具有相应的局限性，具体而言，此类设备具体是依靠并联低阻抗通路的方式达到抑制谐波的目的的，滤波的特性受滤波器及系统阻抗比的直接影响，这就极易导致如下问题产生：第一，基于系统参数及运行工控对滤波特性影响相对较大，设计难度较大，谐振频率对元件参数的依赖性较大，所以，无源滤波器可以起到滤除主要谐波的作用，但倘若LC参数产生漂移问题，那么谐波的特性会受到一定影响，进而导致滤波性能的稳定性大幅度降低；第二，LC及电网参数对谐波分量的影响会相对较为明显，生成的并联谐振会导致相应次谐波的分量增大，进而导致电网的供电质量大幅度降低。

二、电力电子装置无功补偿技术

对于电力系统来讲，能够实现无功功率补偿的方式数量较多，包括对SVC以及同步发电机的应用等。许多工程内部供电系统发挥出较为显著的阻感性负载多特点，其总等效负载呈感性，就此类状况，可利用并联电容器的方式开展具体的无功功率补偿操作，进而促使其功率因数得到提高。下文将针对此类并联电容器补偿技术开展简要分析。倘若将安装位置当做标准，针对并联电容器补偿技术进行分类，可将其分为如下几种：

（一）集中补偿方式

电容器组主要安装在母线上，也就是需要在母线上开展电容器组的集中安置操作，如此一来，可促使整个变电功率因数得到大幅度提高，进而有助于减少馈出线路的无功损耗。

（二）分区补偿方式

基于功率因数较低的情况下，在区域母线上针对电容器组开展分别安装操作，此类补偿方式发挥出的实效性更高，但应重视的为，照比集中补偿方式而言，此类方式的补偿范围会相对较小[3]。

（三）就地补偿方式

就荧光灯照明线路以及异步电动机等感性设备而言，可尝试在负载设备临近位置处开展电容器组的安装操作，此类补偿的方法便称之为就地补偿法。通过对该方法的有效应用，可促使用电设备供电公路功率参数得到大幅度提升，且有助于优化用电设备电压质量，但同时，此类方式也存在一定的局限性，例如电容器安装表现出的分散性特点较为明显，对于所开展的监测及维护工作存在不良影响，随着低压自愈式电容技术发展脚步的不断加快，此类方式的应用范围及领域也得到了有效扩大。

结束语

综上所述，八十年代以后，世界电力电子技术的发展日渐步入正轨，应用范围不断变广，据相关统计表明，预计到下个世纪初，美国约六成的电能将通过电力电子装置得到利用，甚至有学者表明，电力电子会与计算机技术及运动控制等技术共同成为二十世纪最关键的技术。谐波及无功问题对电力电子技术的发展起到了较大的不良影响，但通过有效发挥电力电子技术实效性的方式可以得到良好解决。

参考文献：

[1]陈姗姗,查晓明,黄萌.含电力电子装置电力系统戴维南参数频域特性研究[J].电测与仪表,2018,55(21):1-8.

[2]行鹏,胡宇,陈明涛.高压直流输电用电力电子装置的短路电流试验系统研究[J].高压电器,2018,54(09):221-225.

[3]金一丁,李明节,蒋维勇.新一代调相机与电力电子无功补偿装置在特高压交直流电网中应用的比较[J].电网技术,2018,42(07):2095-2102.