舞台电力系统中谐波抑制措施
谐波抑制的措施主要有两种:一是主动治理,即从谐波源本身出发,通过改进用电设备,使其不产生或少产生谐波,目前用备受关注的正弦波电子调光系统取代可控硅调光系统就是一种非常有效的主动治理方式;二是被动治理,本着谁污染、谁治理的原则,即在谐波源端通过安装电力滤波器,阻止谐波注入电网,或者阻止电力系统的谐波流入负载端。
无源滤波器
为抑制可控硅调光中谐波的产生,生产调光器的厂家通常在可控硅的单相输出回路上设置高频电感电容滤波器,减缓电流变化上升的时间,这种在谐波源处滤出谐波的方法,可以较大地减少高次谐波的分量。目前在可控硅单相调光回路中普遍采用L-C无源滤波器,由L与C构成一串联谐振支路,谐振频率f由L(电感)和C(电容)所确定。当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可抑制该次谐波流入电网。L-C无源滤波器有投资少、结构简单、运行可靠及维护方便等优点。它在吸收高次谐波的同时,还具有改善功率因数的功能。但是在一个调光回路上厂家只是设计了一个L-C滤波支路,是针对一个谐波电流频率而设置的,而对于多频率的谐波电流,需分别设置多个L-C滤波支路,这样做可能造成彼此相互干扰,又会导致顾此失彼,而且设备量的增加还会产生如滤波器受系统参数的影响,对某些谐波有放大的可能。
有源滤波器
与无源滤波器相比,有源滤波器具有高度补偿可控和快速自适应响应性,能抑制各次谐波,具有动态补偿的特点,弥补了无源滤波器的不足。它有一机多能的作用,性价比较为合理,滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;更具有自适应功能,可自动跟踪补偿抑制变化中的多次谐波。
在实际应用中,针对谐波产生的原因和强弱进行技术经济分析和设计,可根据谐波的严重性及危害程度,装设必要的L-C无源滤波器、有源滤波器或二者混合使用,从谐波产生的源头上减少谐波的干扰。
并联型有源滤波器实质上是一个补偿受控、快速反应的谐波电流源,与非线性负荷并联,自动检测非线性负荷产生的谐波电流。DSP产生的控制信号控制IGBT高速开关器件,经过输出电抗器,输出与负荷产生的谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流,起到补偿谐波的作用,其结果是系统只向负荷提供基波电流。
在进行有源滤波器治理设计时,需根据剧院配电系统和负荷情况的不同,设计不同的解决方案。有源滤波器的安装与谐波源越近,滤波效果越好,这是减小谐波电流和谐波电压畸变的最好办法。但在一些非线性负荷分布负载的场合,可以采取变压器总补偿或二级配电补偿的方案,根据实际情况可配合使用不同方案。有源滤波器安装位置非常灵活,可根据设计需要达到理想的谐波治理效果。