1.目的及意义

1.1研究的背景、目的及意义

随着电力电子装置快速发展, 非线性负载在电网里过多的使用造成的谐波污染也日益严重， 供电质量和用户使用的安全性问题日益突出， 由此引发的电网谐波污染的治理方案越来越受到国际社会的关注。 电网中最主要的谐波源是电力电子装置过于频繁的开关产生的。 频繁开关产生的谐波分量， 导致交流电网中电压和电流波形严重失真。 另外生活水平的提高， 高科技自动化产品的日益普及， 使得不论是人民用电， 还是商业用电， 在城市用电中都占有很大一部分； 现在通用最多的家用电器， 例如电脑、 空调、 电视机、 冰箱和电扇等电器， 由于使用的数量之大， 因此也成为配电电网中谐波产生的不可忽略的主要来源。 谐波的产生使得电能质量不可避免的下降， 这样对供电设备和用电设备的安全运行不能提供有效的保障， 并且也不够经济， 同时人民的生活质量也得不到提高。 根据谐波电流和电压对电力用户造成的危害， 以及对电力系统造成的影响， 总结后共有以下几点[ 1] [ 2] ：

（1） 电力系统中的元件由于谐波的影响， 会增加不必要的损耗， 同时也会大大降低各种用电设备的效率； 另外， 3 次谐波对线路有极坏的影响， 在流过中线时会使其发热引发自燃现象， 从而导致发生火灾等严重后果。

（2） 谐波不仅对用电设备的效率有影响， 同时还对用电设备的正常工作有一定的影响。

（3） 当谐波频率与输电系统固有的特征频率重合时， 会引发谐振， 不仅造成谐波分量的放大， 还会给设备带来不必要的损耗， 导致发热情况的产生， 最终会使设备发生故障。

（4） 谐波对系统的各种保护装置会造成一定的影响， 例如， 谐波存在的情况下， 继电保护和自动装置的会发生错误判断， 导致电气测量仪表计量不能正常工作。对此， 世界各国都已经深刻的认识到谐波治理的问题是电能质量提高问题的关键， 这同人民生活质量的提高， 现代电力技术的发展都有着密切的联系。

针对谐波污染问题， 国际上也曾组织过多次学术会议来进行讨论。 不少国际学术组织和国家根据电力系统用电情况制定了相关的标准和规定。 目前， 国际电式委员会（IEC） 在 1988 年和 1995 年公布了两项标准， 它们分别是低压电工产品的标准《家用电器和类似的电气设备对供电系统引起的干扰》 和电磁兼容系统标准（IEC-1000）。 它们均由 IEC-77 技术委员会制定。 由于用电设备的广泛应用以及人们对电能质量的深刻关注， IEC 又对以前标准规定进行了新的修订， 并在2000 年左右正式出版了关于电磁兼容的新标准 IEC- 61000。 我国则实施的是《电能质量- 公用电网谐波》 标准（GB/T14549-93）， 该标准是由国家技术监督局 1993年公布， 从次年 3 月实施。 同时于 1998 年发布了低压电工产品的谐波电流阻值标准 GB17625.1-1998[ 1] [ 2] 。

纵观世界对电能质量的控制情况， 我国在此方面还处于初级阶段。 但是由电能质量引发的能源效率利用问题引起了国内众多的密切关注， 从而推动了对供用电能质量监测系统的研究。目前用来解决由电力电子装置产生的各种谐波污染问题的方法主要有两种，第一种可用于各种谐波源的， 即装设谐波补偿装置来补偿谐波； 另一种则针于产生主要谐波的电力电子装置， 方法是使产生谐波的电力电子装置不产生谐波， 对其进行技术改造， 也就是保证其功率因数可控， 且为 1。传统方法中， 一般都是采用 LC 调谐滤波器来滤除谐波的。 LC 滤波器用由电子器件电容器和电抗器等无源器件构成， 因此也被称为无源滤波器。 无源滤波器的设计方法简单有效, 已应用于大量的实际工程中， 在工业应用中具有悠久的历史。 在使用过程中， 将无源滤波器与需补偿的非线性负载并联。 这样不仅为谐波提供一个低阻通路， 同时也提供负载所需要的无功功率。 这种方法对谐波和无功功率都可进行补偿， 且具有成本低廉， 设计方便， 结构简单的特点， 因此早期应用比较广泛。 但无源滤波器也有不少的缺点， 主要有以下几点[ 1] ：

（1） 不能补偿连续变化的谐波， 而且有可能受谐波影响引发共振， 导致谐 波放大现象的产生；