諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,稱為諧波。諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)等);電氣組件溫度升高,效率低,加速絕緣老化,降低使用壽命;干擾設(shè)備正常工作;無(wú)功功率增加,電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振,特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無(wú)故損壞。UPS對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)非線性負(fù)載,在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例,其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右,諧波大于30%。降低UPS32作諧波的主要方法有以下幾種。
(一)12脈沖整流器
其原理是在原有6脈沖整流器基礎(chǔ)上,在輸入側(cè)增加一個(gè)移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后,可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)單,諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對(duì)功率因數(shù)改善有限,價(jià)格略高。
(二)無(wú)源濾波器
依據(jù)LC濾波電路原理,對(duì)UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除,并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單,成本較低;缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償將點(diǎn)階次的諧波,同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大,無(wú)法適用于全功率段。
(三)有源濾波器
原理是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入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(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波,且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購(gòu)置成本較高。
(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)