UPS的諧波的產(chǎn)生與治理

1諧波的定義

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率普通晶閘管VTH、門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTO、電力場(chǎng)效應晶體管MOSFET、電力晶體管GTR、IGBT等技術(shù)的廣泛應用，大量非線(xiàn)性負載的增加，使得電力系統波

　　諧波是指供電系統中所含有的頻率為基波的整數倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級數分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱(chēng)為諧波。氣體檢測儀 | 可燃氣體檢測儀 | 轉換器 | 手鉗 | 分析儀 | 圓嘴鉗 | 濁度計 | 毒性氣體 | 流量計 | 鉗子 | 電阻計 | 溫濕度儀 | 測振儀 | 溫度計 | 多用表 | 氧氣檢測 | 電壓計 | 彈簧鉗 | 測距儀 | 頻閃儀 | 功率計 | 剪線(xiàn)鉗

　　諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱(chēng)為諧波次數。分解后的諧波通常稱(chēng)為n次諧波，此處的"即是諧波次數。一般指從2次到50次范圍力口5次諧波電壓(電流)的頻率是250Hz，7次諧波電壓(電流)的頻率是350Hz，超過(guò)13次的諧波稱(chēng)為高次諧波。

　　2UPS諧波的產(chǎn)生

　　UPS主要由整流電路、逆變電路、控制電路、充電電路、電池組、旁路系統組成。

　　目前中大功率三迸三出UPS的整流電路通常采用晶閘管相控整流電路，常用的整流電路有三相全橋6脈沖整流電路和六相全橋12脈沖整流電路等。相控整流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于結構簡(jiǎn)單控制技術(shù)成熟，但由于交流輸入功率因數較低，會(huì )產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的污染。

　　中大型三迸三出UPS輸入整流器采用三相全橋6脈沖可控整流電路的，其輸入功率因數是由換相重疊角γ和控制角α來(lái)決定的。換相重疊角γ是指三相整流電路中兩相電壓共同導通的時(shí)間;控制角α表示觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，即從正弦波過(guò)零開(kāi)始到晶閘管觸發(fā)導通之間這段晶閘管不導通的時(shí)間。相控整流電器的功率因數為

　　如果換相重疊角γ很小，可以忽略不計時(shí)，則相控整流器的功率因數表達式為

　　cosφ=cosα

　　說(shuō)明整流器的功率因數主要與控制角的余弦有關(guān)，控制角愈小，功率因數愈大;反之則功率因數愈小。實(shí)際上，在整流電路中，除了存在整流電壓與整流電流之間的相位差之外。還存在著(zhù)由于高次諧波電流引起的電流波形畸變問(wèn)題，可以用電流畸變系數p進(jìn)行計算。電流畸變系數p如下式所示。

　　式中幾:基波電流有效值;

　　I:非正弦電流總有效值;

　　I2:…In:二次諧波以上諧波電流有效值。

　　考慮到高次諧波畸變因數后，整流器的功率因數PF可以表示為

　　PF=μcosφ

　　高頻開(kāi)關(guān)整流電源由于是峰值整流形式，其輸人電流為很窄的大電流脈沖波，諧波分量很大，即電流畸變系數川很低，故其功率因數PF也很低。這時(shí)必須用有源功率因數校正技術(shù)使其電流正弦化，可以使PF達到0.95以上。

　　3UPS諧波的危害(見(jiàn)表1)

　　(1)對發(fā)電設備的危害:諧波干擾增大發(fā)電機的損耗，產(chǎn)生寄生轉矩，降低了機械能向電能轉換的效率。諧波在繞組和轉子阻尼線(xiàn)圈中產(chǎn)生額外THDI必須小于等于20%，否則發(fā)電機的功率必須進(jìn)行折算;

　　(2)對輸電設備的危害:損耗增加(趨膚效應)、引發(fā)諧振(線(xiàn)路電感、對地電容)、中線(xiàn)電流增大、影響線(xiàn)路的穩定運行(繼電保護的誤動(dòng)或拒動(dòng));

　　(3)對供電設備的危害:損害電容、變壓器降容(銅損、渦流損耗與導體外部因漏磁通引起的雜散損耗)、降低可靠性、影響電力測量的準確性;

　　(4)對用電設備的危害:視在功率增大、干擾敏感性的電子設備;

　　(5)對人體的危害:人體細胞在受到刺激興奮時(shí)，細胞膜電位會(huì )發(fā)生快速波動(dòng);其頻率如果與諧波頻相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會(huì )直接影響人的腦磁場(chǎng)與心磁場(chǎng)，弓l起不適，甚至誘發(fā)疾病，危害人體健康。