諧波的產(chǎn)生:

諧波的產(chǎn)生主要源于電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載。當(dāng)正弦波（基波）電壓施加到這些非線性負(fù)載上時(shí)，負(fù)載吸收的電流與其上施加的電壓波形不一致，導(dǎo)致電流發(fā)生畸變，進(jìn)而產(chǎn)生諧波。具體來說，諧波是指對(duì)周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量。

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諧波的主要來源包括：

發(fā)電設(shè)備：雖然發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)盡量使其產(chǎn)生的電壓波形接近正弦波，但由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)不可能完全完美，因此會(huì)產(chǎn)生一定的諧波分量。特別是當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓或變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓的10%以上時(shí)，由于電機(jī)的磁飽和，會(huì)使諧波分量明顯增加。

非線性用電設(shè)備：這是影響電網(wǎng)電壓波形質(zhì)量的主要矛盾。非線性用電設(shè)備主要包括電弧加熱設(shè)備（如電弧爐、電焊機(jī)等）、交流整流的直流用電設(shè)備（如電力機(jī)車、電解、電鍍等）、交流整流再逆變用電設(shè)備（如變頻調(diào)速、變頻空調(diào)等）以及開關(guān)電源設(shè)備（如中頻爐、彩色電視機(jī)、電腦、電子整流器等）。這些設(shè)備在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，涌入電網(wǎng)中導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變。

有源濾波器（APF）

有源電力濾波器（Active Power Filter，簡(jiǎn)稱APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。它采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成，能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。

工作原理

APF主要由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。DSP將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，從而主動(dòng)消除電力諧波。

主要特點(diǎn)

動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償：APF能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并補(bǔ)償變化的諧波和無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。

治理效果好：APF可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，治理效果優(yōu)于傳統(tǒng)的LC濾波器。

智能化：具有自動(dòng)檢測(cè)、抑制系統(tǒng)諧振、全功能監(jiān)控等功能，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

模塊化設(shè)計(jì)：易于擴(kuò)展和維護(hù)，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活配置。

應(yīng)用場(chǎng)合

APF廣泛應(yīng)用于對(duì)電能質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，如通訊、半導(dǎo)體、石化、化纖、鋼鐵、汽車制造等行業(yè)。在這些行業(yè)中，大量使用的非線性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)和用戶造成嚴(yán)重的危害。通過安裝APF，可以有效消除諧波污染，提高電能質(zhì)量。

綜上所述，諧波的產(chǎn)生主要源于電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載，而有源濾波器作為一種先進(jìn)的電力電子裝置，在動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。

審核編輯 黃宇