电力电子技术与谐波抑制_无功功率补偿技术研究综述_翁利民

谐波抑制和无功补偿技术的研究作者：李阳来源：《电子技术与软件工程》2015年第16期摘要目前，在国内电力系统中，无功补偿与谐波抑制技术应用普遍，它可以有效的减少电力系统中无功功率的流动，降低损耗，提高电能质量及输电网的输送能力。

文章主要介绍了目前常用的无功补偿和谐波抑制技术，分析了各自优缺点，并对其目前研究做了总结的基础上，指出了其未来的发展方向。

【关键词】谐波抑制无功补偿研究现状发展趋势1 谐波抑制技术谐波抑制技术主要是针对的谐波无功功率的补偿。

目前店里系统中采用最广泛的谐波抑制方法就是采用无源滤波器和有源滤波器。

1.1 无源滤波器（PPF）无源滤波器通常都是由电容器、电阻和电抗器按其功能组合而成的。

在谐波源附近或者电网节点处安置无源滤波器，由电感元件、电容元件和电阻元件构成谐振回路。

当LC回路的谐振频率和某一谐波的频率相近或者相同时，就可有效的抵制谐波流入电网，也就相当于吸收了该谐波电流。

同时还可以进行无功功率的补偿。

无源滤波器是谐波抑制和无功补偿技术中采用最为广泛手段之一。

因为无源滤波器存在很多优点：它投资成本小，结构简单、效率高、运行可靠、维护方便等。

但，无源滤波器也存在着一些缺点：容易受到系统参数的影响，耗费多，体积大，对某些次谐波还有放大的可能。

随着电力技术的不断发展，现在人们将滤波研究的方向开始转向有源滤波。

1.2 有源滤波器（APF）有源滤波器是由全控电力电子器件构成的，采取的是PWM控制的变流器提供与补偿电流或电压极性相反的电流或者电压，以抑制非线性负载产生的有害电流（电压）在电力系统中的流动。

也就是说有源滤波器就是通过可控制的电力电子器件向电力系统中加入了与系统中谐波电流幅值相等、极性相反的电流，使电力系统中总谐波的电流为0.达到了实时补偿电流的目的。

与无源滤波器相比，有源滤波器具有以下特点：（1）具有较高的可控性和快速的响应性；（2）一机多能的特点：能补偿各次谐波、补偿无功、抑制闪变；（3）不受系统阻抗的影响；（4）具有自适应功能；（5）可以对多个谐波进行集中治理；（6）具有较高的性价比。

一种新型的谐波抑制及无功补偿方法摘要：自八十年代以来，随着我国社会经济的发展，国家以及人们日常生活的用电需求量日益增大，从而促进了我国电力工业日新月异的发展趋势，因此对电力工业操作水平要求也不断提高。

不仅现在输变电设备的装机容量相比之前大很多，就连输变电设备的质量和电力自动化水平也得到了相当程度的提高。

但是随着电力工业负荷的种类和容量的增加，电力工业中存在的问题也逐渐显现，变流器负载体是电力工业电子技术的核心装置，变流器使用的范围和使用量也较大，从而导致了一系列的恶化电能质量的现象发生，比如电压和电流谐波以及其他干扰。

本文将探讨谐波无功研究的现状以及存在的问题，通过认真探索得出一种新型的谐波抑制方法，从而解决谐波抑制和无功补偿的问题。

关键词：谐波抑制；无功补偿；抑制方法随着现代科学技术的发展，电力电子装置得到广泛应用，从而也给电网带来了严重的谐波污染。

谐波电流会增加功率损耗，影响用户自身用电设备和电网设备的正常运行，严重时会引发系统谐振和电力系统事故。

某钢厂用户由于谐波污染严重，导致4台中频炉变压器（简称炉变）烧损，经济损失惨重。

通过调查分析，综合考虑各种因素，设计一种新型谐波抑制装置：在炉变低压侧装设无源滤波器，在高压侧串联电抗器，充分考虑装置绝缘距离以及谐波电流较大情况下消谐装置的保护问题，取得了预期效果。

1 谐波、无功的概念及危害无功功率包括感性无功和容性无功两类。

无功功率是指电源能量与容性负载电容中的电场能量发生着能量之间的可逆转换，而占有的电网容量。

从概念方面理解无功功率是一个很抽象的问题，但对于发电和用电来说无功功率作为有功功率的基础条件，也是必备条件。

无功功率和有功功率之间的关系就像水和茶杯一样，无功功率就比做茶杯而有功功率就比作是水，要想盛入更多的水，只有把茶杯的高度和容量提高。

同理想要得到更多的有功功率就要有更多的无功功率。

但是在日常使用中输电网络被无功功率的影响很大，主要表现情况如下。

对电力系统无功补偿及谐波抑制策略的研究【摘要】大容量变流设备的应用越来越广泛，电力系统中的电压与电流波形发生畸变，不仅降低了电能质量，而且影响到电力系统的正常运行，因此针对电力系统的谐波治理与无功补偿技术，不仅可以提升供电设备运行的稳定性与工作效率，而且可以在保证供电质量的前提下降低供电成本，所以有着重要的现实意义。

本文就针对电力系统的无功补偿技术与谐波抑制策略进行分析。

【关键词】电力系统无功补偿谐波抑制1 谐波的产生与危害1.1 谐波的产生具体而言，谐波是由谐波电流源产生的。

在正弦电压施加于非线性负荷条件下，电流就会变换为非正弦波，而负荷连接电网，相应的电网中就会注入非正弦电流，在电网阻抗上产生压降，最终形成非正弦波，受其影响，电压与电流的波形均会产生畸变。

由此可知，电网的谐波源主要来自于非线性负荷。

在电力系统中，谐波源的种类大概可以分为三种，一种为半导体非线性负载，包括各种整流设备、交直流换流设备、相控调制变频器、其它节能电力电子设备与控制设备等；另外一种为磁饱和非线性负载，主要来自于变压器、发电机以及电抗器等设备；还有一种为电弧非线性负载，主要来自于各种气体放电灯、冶金电弧炉以及直流电弧焊等。

之前由于电力电子设备的应用不如现在这么广泛，因此磁饱和非线性负载以及电弧非线性负载为主要的谐波源，但是随着电子电力设行的应用越来越广泛，半导体非线性负载逐渐成为最主要的谐波来源。

1.2 产生谐波的主要原因与谐波危害多种因素均可导致谐波的产生，不过常见的有两种，即由于非线性负荷产生的谐波，另外一种则是由逆变负荷产生的谐波，前一种负荷包括可控硅整流器以及开关电源等，这种负荷所产生的谐波频率通常是工频频率的整数倍，比如三相六脉波整流器主要产生5次、7次谐波，三相十二脉波整流器主要产生11次与13次谐波；而后一种负荷除了产生整数次谐波外，还会产生分数谐波，其频率为逆变频率的两倍，比如中频炉采用三相六脉波整流器，其工作频率为820hz，不仅会产生5次、7次谐波，而且还会产生分数谐波，其频率为1640hz。

电力系统谐波抑制及无功补偿方法的研究文献综述报告辽宁工业大学硕士研究生研究方向: 电力系统谐波抑制及无功补偿方法的研究+++ 研究生:11+++ 学号:+++ 指导教师:专业: 电气工程辽宁工业大学研究生学院文献综述21 世纪能源与环境问题成为人类发展必须面对的重要问题，如何在保证可持续发展和保持良好环境的前提下为人类提供安全可靠、优质经济的电能，是电力系统面临的主要问题。

国家“十一五”规划《纲要》提出推进国民经济和社会信息化，切实走新型工业化道路，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展。

纲要明确指出:通过开发推广节能技[1]术，实现技术节能。

为电力工业的建设提出了明确要求。

电力系统也是一种“环境”，面临着污染，各种电力电子装置所消耗的无功功率使电网的供电质量恶化，公用电网中的谐波电[2]流和谐波电压是对电网环境影响最严重的一种污染。

一方面是因为电力电子装置自身的非线性使得电网电压、电流发生畸变，产生了严重的谐波污染;另一方面是因为大多数电力电[3]子装置本身功率因数很低，其无功需求给电网带来额外负担，会严重影响电网供电质量。

无功、谐波给电力系统和用户带来的负面影响主要有增大各类电气设备的额定电压和额定电流，引起额外的功率损耗，导致设备用电效率降低;“谐波影响各种电气设备的正常工作，导致继电保护和自动控制装置的误动作;对通信系统产生干扰，使其无法正常工作;谐波会[4]引起公用电网中局部的并联和串联谐振”电网的谐波和无功问题日益突出，整个供配电系统的安全运行存在较大的隐患。

世界各国电力系统近年来纷纷采用了动态无功补偿装置和谐[5]波治理装置来提高电网的电能质量。

电力电子装置的广泛应用,不但要消耗大量的无功功率,还有产生大量的谐波电流。

因此,进一步深入无功补偿和谐波抑制的研究具有非常重要的意[6]义，对无功补偿和谐波抑制的方法研究是今后一个重大研究课题。

1.国内外无功补偿和谐波抑制的研究1.1国内外无功补偿的研究无功功率补偿技术随着电力系统的出现而出现，并随着电力工业的发展和电力负荷的多样性而不断进步。

电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术研究综述作者：沈学良来源：《中国新技术新产品》2017年第12期摘要：随着时代的进步和科技的发展，为了确保电力输送的高效性，大幅度提高电力系统的稳定性，电力电子技术作为一门新兴的综合性技术，它的应用不仅可以提高输电能力，而且可以降低损耗。

在电力系统中被越来越多的应用。

但是，如何有效的解决谐波问题以及无功功率损耗问题，是当今社会研究电子电力技术的工作人员在实际的生产过程中，需要面对和解决的一个重要问题。

本文对电子电力技术的应用进行详细地阐述，结合无功功率与谐波对电力系统影响，围绕电子电力技术以及无功功率补偿和谐波抑制的现状展开。

关键词：电力电子技术：谐波抑制：无功功率；危害；工作效率中图分类号：TM714 文献标识码：A作为21世纪最重要的两大技术之一，电力电子技术在电力系统中越来越广泛得应用，也给行业带来了越来越多的经济效益以及成绩成果。

电力电子技术的广泛应用，推动着现代电力系统的发展，大大提高了电力输送的灵活性和稳定性。

不仅能够提高系统的输电能力，高效合理地使用现有的电力资源，而且还可以改善输电质量，降低系统能耗，从而利用现有的电力资源获得最大的经济收益。

一、谐波的危害和无功功率的影响在现今的生产生活过程中，虽然电力电子技术的广泛应用推动电力系统发展，但是无疑电子电力装置设备成为最主要的谐波源的来源，并在不断地消耗无功功率，其产生的谐波污染对电力系统的正常运行产生严重影响。

无论是谐波污染还是无功功率，它们的出现都会严重影响电子电力设备的正常运行，甚至还会危及国家和人民生命财产的安全，及时地认知到谐波的危害和无功功率的影响，然后有针对性地提出针对谐波的抑制方法以及对无功功率补偿，是刻不容缓的研究课题。

（一）谐波的影响谐波的产生，主要会带来以下几个方面的影响：谐波污染导致的电流或过电压使设备温度过高（比如，电缆过热和绝缘装置老化），影响设备正常工作，同时，使得供配电设备的工作效率下降；引起系统的过电流和过电压大大加重了变压器的负担，长此以往会严重缩短设备的使用寿命，导致自动装置和继电保护的拒动作或误动作。

电力系统谐波抑制与无功补偿研究近年来，随着电力系统负载水平的增加和电力设备的普及，谐波扰动和无功功率问题在电力系统中变得越来越突出。

这些问题对电力系统的稳定运行和电能质量产生了严重的影响。

因此，电力系统谐波抑制与无功补偿的研究变得尤为重要。

首先，我们来了解一下谐波扰动的概念。

谐波扰动是指电力系统中的电流或电压中存在非正弦分量，这些非正弦分量的频率是原电源频率的整数倍。

这些谐波分量会导致电流和电压波形畸变，从而影响电力设备的正常运行和电能质量。

目前，为了解决谐波问题，研究者们提出了多种方法。

其中一种常用的方法是采用谐波抑制滤波器。

谐波抑制滤波器通过选择适当的谐波滤波器参数，在谐波频率范围内对谐波进行滤波，从而减少谐波的影响。

此外，也可以采用谐波抑制变压器来降低谐波扰动。

这种变压器可以通过变换阻抗抑制谐波，并将谐波电压隔离在负载之外。

此外，无功功率问题也是电力系统中需要解决的重要问题之一。

无功功率是指交流电力系统中的一种功率形式，它与谐波问题一样对电力系统的稳定性和电能质量有很大影响。

无功功率由电抗器（包括电感和电容）提供或吸收，用于维持电力系统的电压稳定性。

解决无功功率问题的一种常见方法是使用无功补偿装置，如电容器和静止无功补偿器（SVC）。

电容器可以通过提供无功电流来补偿负载的无功功率。

SVC是一种能够根据需要提供或吸收无功功率的设备。

它通过控制电抗元件的电容值来改变无功功率的绝对值和相位，从而实现无功补偿。

为了更好地解决电力系统中的谐波问题和无功功率问题，研究者们正在不断探索和研究新的技术和方法。

例如，现代电力电子技术的发展使得能够利用多级换流器和PWM（脉宽调制）技术实现高效的谐波抑制和无功补偿。

同时，利用智能电网技术和高级监控系统也可以提高谐波抑制和无功补偿的效果。

除了技术手段之外，合理的规划和运行电力系统也是解决问题的关键。

对于谐波问题，合理的系统设计和合适的滤波器参数选择是非常重要的。