表1  諧波治理的EMC標準

    治理諧波問(wèn)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(shù)手段。①  使用無(wú)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(xiàn)路法；③  使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器。

2.1  使用無(wú)源濾波器或有源濾波器

    使用無(wú)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(xiàn)性負載。

    傳統的方式多選用無(wú)源濾波器, 無(wú)源濾波器出現最早，因其結構簡(jiǎn)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(wú)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(lián)，除具有濾波作用外，還有無(wú)功補償的作用。這種裝置存在一些較難克服的缺點(diǎn)，主要是容易過(guò)載，在過(guò)載時(shí)會(huì )被燒損，可能造成功率因數過(guò)補償而被罰款；另外，無(wú)源濾波器不能受控，因此隨著(zhù)時(shí)間的推移，配件老化或電網(wǎng)負載的變動(dòng)，會(huì )使諧振頻率發(fā)生改變，濾波效果下降。更重要的是無(wú)源濾波器只能過(guò)濾一種諧波成份（如有的濾波器只能濾除三次諧波），如果過(guò)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(jìn)行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)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(lái)隨著(zhù)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(shù)的進(jìn)步以及基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測方法的提出，有源電力濾波器得以迅速發(fā)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(chǎn)生一個(gè)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(xiàn)路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系統，即其工作靠數字信號處理（DSP）技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管（IGBT）來(lái)完成。

    目前，在具體的諧波治理方面，出現了無(wú)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(fā)揮LC濾波器結構簡(jiǎn)單、易實(shí)現、成本低，有源電力濾波器補償性能好的優(yōu)點(diǎn)，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，兩者結合使用，從而使整個(gè)系統獲得良好的性能。

2.2  減少回路的阻抗及切斷傳輸線(xiàn)路法

    諧波產(chǎn)生的根本原因是由于使用了非線(xiàn)性負載，因此，解決的根本辦法是把產(chǎn)生諧波的負載的供電線(xiàn)路和對諧波敏感的負載的供電線(xiàn)路分開(kāi)（如圖2所示）。由于非線(xiàn)性負載引起的畸變電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一個(gè)畸變電壓降，而合成的畸變電壓波形加到與此同一線(xiàn)路上所接的其它負載，引起諧波電流在其上流過(guò)（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(lái)實(shí)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(xiàn)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(xiàn)性負載與非線(xiàn)性負載從同一電源接口點(diǎn)（PCC）就開(kāi)始分別的電路供電，這樣可以使由非線(xiàn)性負載產(chǎn)生的畸變電壓不會(huì )傳導到線(xiàn)性負載上去。這是目前治理諧波問(wèn)題較為理想的解決方案。

2.3  使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器

    綠色變頻器的品質(zhì)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(shí)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(shí)可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響，實(shí)踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產(chǎn)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(guò)消除最低次諧波來(lái)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(lèi)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(shù)可歸納如下：①  逆變單元的并聯(lián)多重化，采用2個(gè)或多個(gè)逆變單元并聯(lián)，通過(guò)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(lián)多重化，采用30脈沖的串聯(lián)逆變單元多重化線(xiàn)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(chǎng)商已非常重視諧波問(wèn)題，在設計時(shí)已從技術(shù)手段上保證了變頻器的綠色化，從而在根本上解決諧波問(wèn)題。

3  結論

    綜上所述，可以清楚地了解諧波產(chǎn)生的原因，在具體治理上可采用無(wú)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(kāi)發(fā)使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器等方法，將變頻器產(chǎn)生的諧波控制在最小范圍內，達到科學(xué)合理用電，抑制電網(wǎng)污染，提高電源質(zhì)量。