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表1  諧波治理的EMC標準

    治理諧波問題，抑制輻射干擾和供電系統干擾，可采取屏蔽、隔離、接地及濾波等技術手段。①  使用無源濾波器或有源濾波器；②  增加變壓器的容量，減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法；③  使用無諧波污染的綠色變頻器。

2.1  使用無源濾波器或有源濾波器

    使用無源濾波器其主要是改變在特殊頻率下電源的阻抗，適用于穩定、不改變的系統。而使用有源濾波器主要是用于補償非線性負載。

    傳統的方式多選用無源濾波器, 無源濾波器出現最早，因其結構簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統的無源諧波抑制裝置，它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成，與諧波源并聯，除具有濾波作用外，還有無功補償的作用。這種裝置存在一些較難克服的缺點，主要是容易過載，在過載時會被燒損，可能造成功率因數過補償而被罰款；另外，無源濾波器不能受控，因此隨著時間的推移，配件老化或電網負載的變動，會使諧振頻率發生改變，濾波效果下降。更重要的是無源濾波器只能過濾一種諧波成份（如有的濾波器只能濾除三次諧波），如果過濾不同的諧波頻率，則要分別用不同的濾波器，增加設備投資。

    國內外有多種有源濾波器，這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響。有源電力濾波器(APF)理論在20世紀60年代形成，后來隨著大中功率全控型半導體器件的成熟、脈沖寬度調制(PWM)控制技術的進步以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出，有源電力濾波器得以迅速發展。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流頻譜，以抵消原線路諧波源所產生的諧波，從而使電網電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發生器與控制系統，即其工作靠數字信號處理（DSP）技術控制快速絕緣雙極晶體管（IGBT）來完成。

    目前，在具體的諧波治理方面，出現了無源濾波器（LC濾波器）與有源濾波器互補混合使用的方式，充分發揮LC濾波器結構簡單、易實現、成本低，有源電力濾波器補償性能好的優點，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點，兩者結合使用，從而使整個系統獲得良好的性能。

2.2  減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法

    諧波產生的根本原因是由于使用了非線性負載，因此，解決的根本辦法是把產生諧波的負載的供電線路和對諧波敏感的負載的供電線路分開（如圖2所示）。由于非線性負載引起的畸變電流在電纜的阻抗上產生一個畸變電壓降，而合成的畸變電壓波形加到與此同一線路上所接的其它負載，引起諧波電流在其上流過（如圖3所示）。因此，減少諧波危害的措施也可從加大電纜截面積，減少回路的阻抗方式來實現。目前，國內較多采用提高變壓器容量，增大電纜截面積，特別是加大中性線電纜截面，以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護元件等辦法，但此種方式不能從根本上消除諧波，反而降低了保護特性與功能，又加大了投資，增加供電系統的隱患。

    從圖2中可知，可以將線性負載與非線性負載從同一電源接口點（PCC）就開始分別的電路供電，這樣可以使由非線性負載產生的畸變電壓不會傳導到線性負載上去。這是目前治理諧波問題較為理想的解決方案。

2.3  使用無諧波污染的綠色變頻器

    綠色變頻器的品質標準是：輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數可控，帶任何負載時都能使功率因數為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內置的交流電抗器，它能很好的抑制諧波，同時可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響，實踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，可在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況下，降低變頻器的載波頻率。另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流，這樣在電源中，通過消除最低次諧波來減少諧波含量。例如12脈沖，最低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類推，對于18脈沖，最低的諧波是17次和19次諧波。

    變頻器中應用的低諧波技術可歸納如下：①  逆變單元的并聯多重化，采用2個或多個逆變單元并聯，通過波形疊加抵消諧波分量。②  整流電路的多重化，在PWM變頻器中采用12脈沖、18脈沖或者24脈沖的整流，以減少諧波。③  逆變單元的串聯多重化，采用30脈沖的串聯逆變單元多重化線路，其諧波可減少到很小。④  采用新的變頻調制方法，如電壓矢量的菱形調制等。目前，許多變頻器制造廠商已非常重視諧波問題，在設計時已從技術手段上保證了變頻器的綠色化，從而在根本上解決諧波問題。

3  結論

    綜上所述，可以清楚地了解諧波產生的原因，在具體治理上可采用無源濾波器、有源濾波器，減少回路阻抗，切斷諧波傳輸路徑及開發使用無諧波污染的綠色變頻器等方法，將變頻器產生的諧波控制在最小范圍內，達到科學合理用電，抑制電網污染，提高電源質量。