UPS 谐波抑制的解决方案 Solutions of Harmonics feed back by UPS
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一, 谐波的概念和危害
1.谐波的基本概念
谐波的定义 : 基波--指频率为 F 的正弦波. 谐波--指频率为 F 正整数倍的正弦波.
图 1-1 负载电流谐波组成图 谐波的产生: - 非线性负载在交流电路中需要消耗谐波电流. - 电网由於存在阻抗,提供谐波电流的同时,压波形也产生失真. 非线性负载举例: 整流器,充电器,开关电源,调光器,变频调速器,电子计算机,感应电炉,萤光灯, 微波炉,电视机,电话,传真机等等 …
图 1-2 几种常用的非线性负载
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2.谐波的危害
对供电设备的危害: - 电力变压器和发电机损耗增大,产生过热损坏. - 电缆过热,绝缘损坏. - 电力电容器介质损耗增大,过热,甚至爆炸. - 中线电流增大,过热. 对用电设备的危害: - 敏感性负载受干扰,计算机出错,当机. - 保护装置异常动作,开关误跳. - 伺服电机产生脉动,交流电机产生振动,噪音增大. - 产生线路传导电磁干扰,数字传输错误,通讯广播间断. - 照明设备和显示器产生闪烁. 对电网的危害: - 电网的品质变坏,波形失真增大,频率改变 . - 过度地消耗电网中的无功功率和电流有效值. - 电网的负担加重,可用容量下降.
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二, 谐波的抑制和治理
1.抑制谐波的需要
客观的需要: 电子设备的增加,谐波成为电磁污染. 标准的需要: IEC,EN,IEEEE,国标(GB),邮电标准(YD/T). 发展的需要: 促进生产厂改进产品的性能.
2.UPS 输入谐波的治理
整流器 / 充电器的特徵: * 三相对称负载 * 可控矽整流桥产生大量的 5 次,7 次,11 次,13 次谐波电流 电路图
L1 L2 L3 I i C Z
e e e
图 2-1
6 脉冲整流器电路图
图 2-2 负载电流波形
输入电流特性 S=122KVA,Fc=1.5,THDI=30% (见图 2-2)
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输入电流谐波频谱 28% H5, 5% H7, 6% H11, …
100 80 60 40 20 0
H1 H5 H7 H11 H13 H17 H19
图 2-3
谐波频谱图
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三, 各种谐波抑制方案的比较
广泛的选择范围 6 脉冲整流器 12 脉冲整流器 相移式滤波器 LC 谐波滤波器 THM 主动式滤波器
A wide choice of solutions (6 pulses charger) (12 pulses charger) (phase shifting filter) (LC passive filter) (THM active filter)
2 15 1 05 0 05 1 15 2
图 3-1 谐波电流造成的波形失真
图 3-2 期望的电流波形(THM 的功能)
各种谐波抑制方案的比较
Comparison of the solutions 谐波抑制 方式 all(各次) part(部分) all(各次) all(各次) all(各次) all(各次) 输入功 率因数 0.82 0.85 0.9 0.95 0.9 0.94 电气 隔离 no yes no no no no 灵活 性 __ ** * *** *** *** 效率 降低 __ 2--3 % 1--2 % < 1% < 1% < 1.5%
项目
6 pulse(6 脉冲) 12 pulse(12 脉冲) phase shift(相移) LC filter(谐波滤波) C filter(谐波补偿) THM (主动式滤波)
输入电流 失真度 <33 % 10--12 % 3 --10 % <6% <6% <4%
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