張 欣

吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院，吉林長春 130021

由于使用電設(shè)備與電網(wǎng)供電之間會(huì)存在大量的諧波，而諧波不僅影響著電網(wǎng)供電工作，而且還會(huì)燒毀電氣設(shè)備，本文通過計(jì)算得出各次諧波低于我國國家標(biāo)準(zhǔn)諧波電流值，從而對(duì)無功補(bǔ)償裝置的濾波補(bǔ)償電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能夠提高電網(wǎng)功率因數(shù)而且還可以穩(wěn)定電壓，對(duì)于諧波而言更有著抑制效果。因此，治理諧波濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行，從而促進(jìn)高性能無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展。本文主要就濾波補(bǔ)償電路優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合論述，并且對(duì)TSC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波治理進(jìn)行分析，從而更加表明濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)是可行的。

1 關(guān)于濾波補(bǔ)償電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 分析濾波補(bǔ)償電路諧波治理

濾波補(bǔ)償電路由檢測(cè)電路、13次諧波、11次諧波、7次諧波、5次諧波以及控制（觸發(fā)）電路組成，通常是采用三相式整流橋的整流電路，如果整流橋周期呈現(xiàn)對(duì)稱工作時(shí)，則含有6k±1次諧波，諧波次數(shù)越大，幅度越小。

圖1 濾波補(bǔ)償電路示意圖

濾波補(bǔ)償電路包含的各次諧波濾波器不僅對(duì)各次諧波進(jìn)行抑制，而且對(duì)基波功率因素有所提高，接下來本文將濾波補(bǔ)償電路諧波治理原理進(jìn)行介紹分析。

將變壓器的基波漏抗設(shè)為X1，其變壓器短路阻抗為Rt，濾波補(bǔ)償單元h次，濾波器基波感抗用Xl[h]表示，h次濾波器電容基波容抗用Xc[h]表示，h諧波濾波器的短路阻抗用Rh表示，第h次諧波電流用Ih表示（如圖2所示），另外，通常在電路中將變壓器漏感抗進(jìn)行忽略不計(jì)。由于考慮到濾波器的頻率品質(zhì)因數(shù)以及其頻率失調(diào)等因素，因此品質(zhì)因數(shù)取值在50到100之間的，在這里濾波器的阻抗也將忽略不計(jì)。如果濾波補(bǔ)償單元h次濾波器基波感抗與xl[h]/h相等的話，則諧波濾波器處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，同時(shí)變壓器諧波電流為0。如果二者之間的差越小則流入變壓器的諧波電流就越小。

圖2 諧波濾波器等效電路

國家諧波電流標(biāo)準(zhǔn)如下：5次諧波電流允許值為62A；7次諧波電流允許值為44A；11次諧波電流允許值為28A；13次諧波電流允許值為24次。

1.2 分析濾波補(bǔ)償電路無功補(bǔ)償

濾波補(bǔ)償電路不僅可以對(duì)各次諧波進(jìn)行治理而且對(duì)基波功率因數(shù)還能有所提高，如果各次諧波濾波器對(duì)基波呈現(xiàn)電容性，則出現(xiàn)感性負(fù)載，因此，需要快速、準(zhǔn)確補(bǔ)償無功利率，對(duì)電容器范圍進(jìn)行細(xì)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波補(bǔ)償電路進(jìn)行無功補(bǔ)償。

1.3 關(guān)于濾波補(bǔ)償電路參數(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于基波而言，其容抗值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基波感抗值、阻抗值，通過全投切電容狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并計(jì)算出各濾波器電容大小，最后每個(gè)濾波器都近似為純電容。

2 分析TSC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波治理裝置

TSC動(dòng)態(tài)無功率補(bǔ)償和諧波治理裝置包括微機(jī)控制單元、檢測(cè)單元、觸發(fā)單元等等（如圖3所示）。微機(jī)控制單元通過電網(wǎng)電壓檢測(cè)可以確定控制模式，例如：若實(shí)際電網(wǎng)電壓小于設(shè)定的電網(wǎng)電壓時(shí)，則要加大補(bǔ)償基波無功功率，從而使得功率因素接近于1；若實(shí)際電網(wǎng)電壓大于設(shè)定的電網(wǎng)電壓時(shí)，就要相應(yīng)的減少補(bǔ)償基波無功功率，從而減少電容投切量，使得電壓接近于設(shè)定的電網(wǎng)電壓；若濾波器撤出電網(wǎng)，則電容狀態(tài)也被撤出，電網(wǎng)電壓將自動(dòng)會(huì)進(jìn)入保護(hù)模式。

3 濾波補(bǔ)償電路應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試

假設(shè)一個(gè)變壓器A與變壓器B并聯(lián)運(yùn)行，變壓器A、B參數(shù)以及負(fù)數(shù)情況滿足于我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許諧波電流值，則可以通過計(jì)算得出變壓器二次側(cè)各次諧波允許值，因此，可以通過得到的各次諧波允許值是否在國家允許的各次諧波允許值范圍之內(nèi)，則相應(yīng)的選擇其諧波允許值。

4 關(guān)于TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償

TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償，是指通過微機(jī)根據(jù)負(fù)載無功變化而進(jìn)行控制動(dòng)態(tài)跟蹤，從而保證濾波補(bǔ)償單元電容，從而更好的為中小企業(yè)控制投資成本效益，為中小企業(yè)帶來可持續(xù)發(fā)展的局面。

對(duì)于TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)而言，主要有主回路設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩種。主回路設(shè)計(jì)是指主回路中動(dòng)態(tài)濾波能夠快速、準(zhǔn)確的補(bǔ)償單元無功功率，由于目前大型企業(yè)只是簡單的提到應(yīng)用TSC進(jìn)行無功功率補(bǔ)償與諧波治理，但是沒有提到過關(guān)于諧波濾波器的設(shè)計(jì)。另外一方面，根據(jù)負(fù)載情況不同以及無功諧波不同而導(dǎo)致諧波濾波器設(shè)計(jì)不一樣，因此，對(duì)于大企業(yè)設(shè)計(jì)的諧波濾波器不能適用于中小企業(yè)。于是本文針對(duì)中小型企業(yè)變壓器等負(fù)載情況，并通過對(duì)TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償方式濾波補(bǔ)償電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過TSC就地動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波治理裝置控制實(shí)驗(yàn)測(cè)出，其基波功率因數(shù)設(shè)定值為0.95，并且符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)，因此，可以進(jìn)行分析濾波補(bǔ)償電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5 結(jié)論

本文主要分析論述了TSC動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償和諧波治理濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且通過運(yùn)算能夠得出幾種諧波電流值適用于無功功率補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)濾波器能夠進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，此次分析研究對(duì)諧波治理控制設(shè)計(jì)具有一定的社會(huì)意義以及應(yīng)用價(jià)值，從而為更多的中小企業(yè)進(jìn)行諧波治理濾波器設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意義。

[1]吳金鐘，趙玉芹，蘇震.具有諧波治理功能的TSC就地動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償在冶金企業(yè)應(yīng)用技術(shù)的研究[J].電氣傳動(dòng)，2002(2).