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2011-5-9 閱讀(760)
摘要：隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源危機(jī)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，可再生能源受到人們的重視，其中水力發(fā)電是人們利用的可再生能源。文章針對(duì)水力發(fā)電系統(tǒng)逆變器的諧波污染，提出了治理措施。
關(guān)鍵詞：水力發(fā)電; 并網(wǎng); 諧波
前言
近年來(lái)，可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。作為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并網(wǎng)逆變器及其控制技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注。逆變器并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行的主要控制問(wèn)題是逆變器輸出正弦波電流（即并網(wǎng)電流）控制技術(shù)，要求并網(wǎng)電流能實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓頻率、相位和并網(wǎng)容量給定的變化，且電流的總畸變失真要低，以減小對(duì)電網(wǎng)的諧波影響。其控制目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)正弦電流輸出和相位控制，使逆變器工作在單位功率因數(shù)并網(wǎng)模式。
前的并網(wǎng)逆變器采用的功率開關(guān)器件多是IGBT，就可以實(shí)現(xiàn)很高的開關(guān)頻率，一般開關(guān)頻率為2kHz~15kHz。然而功率開關(guān)器件的高開通關(guān)斷頻率卻會(huì)產(chǎn)生高次諧波，注入到電網(wǎng)中，產(chǎn)生諧波污染，這將對(duì)電網(wǎng)上的其他電磁敏感的設(shè)備產(chǎn)生干擾。所以我們就需要在電網(wǎng)和變流器之間接上諧波濾波器。
目前zui常用的方法是在并網(wǎng)逆變器和交流電網(wǎng)之間串聯(lián)輸入電感來(lái)降低高次諧波的含量。但是當(dāng)逆變器開關(guān)頻率很高時(shí)，要想得到滿意的濾波效果，就需要很大的電感值，從而花費(fèi)過(guò)高成本，電感體積太大，并且大電感還將使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變差。文章采用LCL濾波器來(lái)解決L濾波器所存在的問(wèn)題。
一、水力發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
水力發(fā)電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、AC/DC轉(zhuǎn)換、PWM逆變器、LCL濾波器組成。發(fā)電機(jī)使用異步電機(jī)，異步電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電是利用電網(wǎng)提供以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng), 在轉(zhuǎn)差率為負(fù)值的工況下,其磁力矩與轉(zhuǎn)速方向相反,機(jī)械力矩方向與轉(zhuǎn)速方向相同,磁力矩作負(fù)功,機(jī)械力矩作正功（轉(zhuǎn)化為電能）,向電網(wǎng)輸出電能。常用作發(fā)電的一般為三相鼠籠式異步電機(jī),三相繞線式異步電機(jī)和單相電容式異步電機(jī)也可作為發(fā)電使用, 但技術(shù)性指標(biāo)差。電能經(jīng)PWM逆變器后變?yōu)檎艺{(diào)制波，這時(shí)的電能含有大量的高次諧波，為了減少諧波污染，加入LCL濾波器。
二、電力系統(tǒng)諧波危害
并網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量主要取決于輸出電流的質(zhì)量，為了能夠給電網(wǎng)提供高質(zhì)量的電能，并網(wǎng)逆變器的電流控制發(fā)揮了重要的作用，因此，對(duì)并網(wǎng)發(fā)電用三相逆變器研究就顯的尤為重要。
由于三相PWM逆變器具有功率因數(shù)高，效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電中得到廣泛應(yīng)用。但是三相PWM逆變器在其開關(guān)頻率及開關(guān)頻率的整數(shù)倍附近，產(chǎn)生的高次諧波注入到電網(wǎng)中，會(huì)產(chǎn)生諧波污染，這將對(duì)電網(wǎng)上的其他電磁敏感的設(shè)備產(chǎn)生干擾。
諧波對(duì)電力系統(tǒng)和其它用的設(shè)備可能帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響，主要危害可歸納為：
在電力危害方面：
（1）使公用電網(wǎng)中的設(shè)備產(chǎn)生附加諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的 使用頻率增加電網(wǎng)損耗。零線會(huì)由于流過(guò)大量的3次及其倍數(shù)次諧波造成零線過(guò)熱，甚至引發(fā)火災(zāi)。
