UPS的諧波的產生與治理

1諧波的定義

　　隨著電力電子技術的發展，大功率普通晶閘管VTH、門極可關斷晶閘管GTO、電力場效應晶體管MOSFET、電力晶體管GTR、IGBT等技術的廣泛應用，大量非線性負載的增加，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行傅里葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。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 | 剪線鉗

　　諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1)稱為諧波次數。分解后的諧波通常稱為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13次的諧波稱為高次諧波。

　　2UPS諧波的產生

　　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。相控整流技術的優點在于結構簡單控制技術成熟，但由于交流輸入功率因數較低，會產生大量的諧波電流，對電網產生較大的污染。

　　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間;控制角α表示觸發延時時間，即從正弦波過零開始到晶閘管觸發導通之間這段晶閘管不導通的時間。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，則相控整流器的功率因數表達式為

　　cosφ=cosα

　　說明整流器的功率因數主要與控制角的余弦有關，控制角愈小，功率因數愈大;反之則功率因數愈小。實際上，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。還存在著由于高次諧波電流引起的電流波形畸變問題，可以用電流畸變系數p進行計算。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

　　高頻開關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。這時必須用有源功率因數校正技術使其電流正弦化，可以使PF達到0.95以上。

　　3UPS諧波的危害(見表1)

　　(1)對發電設備的危害:諧波干擾增大發電機的損耗，產生寄生轉矩，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圈中產生額外THDI必須小于等于20%，否則發電機的功率必須進行折算;

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

　　(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，細胞膜電位會發生快速波動;其頻率如果與諧波頻相接近，電網諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場，弓l起不適，甚至誘發疾病，危害人體健康。