電(diàn)能是當代最主要的(dí)能源形(xíng)式，用電問題也日益顯現(xiàn)。如今，用電負(fù)荷(hé)日趨復雜(zá)化(huà)和(hé)多樣化(huà)，相應(yīng)的，帶來(lái)的(dí)各(gè)種(zhǒng)靜態(tài)電(diàn)磁(cí)幹(gān)擾(rǎo)問題(tí)成(chéng)為(wéi)用戶(hù)關注的焦(jiāo)點(diǎn)。計算(suàn)機，微(wēi)處(chǔ)理器電子和(hé)電氣(qì)設備被(bèi)大量(liáng)使(shǐ)用(yòng)，這些(xiē)設備(bèi)對電力係中暫態(tài)問題(tí)的敏感程度(dù)和對供電可靠(kào)性(xìng)的(dí)依賴(lài)程度(dù)也變(biàn)得越來(lái)越高。因為這些問題(tí)，電(diàn)能質量不可避(bì)免成(chéng)為了(liǎo)如今的電(diàn)力(lì)問(wèn)題的(dí)關(guān)鍵。

電(diàn)能質(zhì)量是指(zhǐ)電力係統中電(diàn)能的(dí)質(zhì)量(liáng)。理想(xiǎng)的電能應該(gāi)是對(duì)稱(chēng)的正弦波。一些(xiē)因(yīn)素(sù)會(huì)使波(bō)形偏離對稱正(zhèng)弦(xián)，由此便產生(shēng)了(liǎo)電能質量問題。一(yī)方麵我們(mén)研究存在哪(nǎ)些影響(xiǎng)因素會導(dǎo)致電能質量問(wèn)題(tí)，一(yī)方(fāng)麵(miàn)我(wǒ)們研究(jiū)這(zhè)些因(yīn)素(sù)會導致(zhì)哪些(xiē)方麵的(dí)問題，最後，我們要研究如何(hé)消除這(zhè)些(xiē)因(yīn)素，從而(ér)上使電能接(jiē)近(jìn)正弦波(bō)。

電能質(zhì)量內(nèi)容分為兩大類:“穩態(tài)"和“暫(zàn)/瞬態"。國(guó)標(biāo)中(zhōng)涉及的(dí):諧(xié)波(bō)，頻(pín)率，電壓不(bù)平衡(héng)度(dù)，電壓(yā)偏差(chà)屬“穩態";電壓波(bō)動和(hé)閃變(biàn)，暫(zàn)時過(guò)電壓(yā)和(hé)瞬態(tài)過(guò)電(diàn)壓(yā)，電壓驟(zhòu)升，驟(zhòu)降，短時斷電屬“瞬(shùn)態(tài)"。

本篇文(wén)章主要討論(lùn)諧波(bō)問題(tí)及(jí)其(qí)治(zhì)理方(fāng)法(fǎ)。諧(xié)波是指對周(zhōu)期性非正弦(xián)交(jiāo)流量進(jìn)行傅裏(lǐ)葉(yè)級數(shù)分(fēn)解所得(dé)到的大於基波(bō)頻(pín)率整(zhěng)數倍的(dí)各次(cì)分量(liáng)，通(tōng)常稱為高次諧(xié)波，而(ér)基波是(shì)指其頻率與(yǔ)工(gōng)頻(50Hz)相同的分量。

諧(xié)波(bō)具有以下(xià)危害。

1)由於諧波(bō)的存(cún)在，增(zēng)加了係統(tǒng)中元(yuán)件的(dí)附加(jiā)諧波損(sǔn)耗，降低發(fā)電，輸電及(jí)用電(diàn)設(shè)備的使用效率。大(dà)量的(dí) 3 次(cì)諧波(bō)流過(guò)中綫(xiàn)時(shí)，會(huì)使綫(xiàn)路(lù)過(guò)熱甚至(zhì)發生(shēng)火災(zāi)。

2)諧波影(yǐng)響(xiǎng)各(gè)種(zhǒng)電(diàn)氣(qì)設備，特別是電機(jī)類(lèi)設備的正(zhèng)常工作(zuò)。諧波(bō)對旋轉電機和(hé)變壓器(qì)的影(yǐng)響，首先主要(yào)是(shì)引(yǐn)起附加(jiā)損(sǔn)耗，諧波(bō)電流流過電機(jī)和變壓器時(shí)，將(jiāng)會增(zēng)大鐵(tiě)心損耗以(yǐ)及(jí)銅(tóng)損(sǔn)，引(yǐn)起過熱(rè)。諧波損(sǔn)耗對變(biàn)壓器(qì)的影響通(tōng)常要(yào)大於(yú)對電(diàn)機的影響，比(bǐ)如(rú)電弧爐變(biàn)壓(yā)器由(yóu)於熔(róng)煉過程中的電(diàn)流的(dí)劇(jù)烈(liè)波動，造(zào)成壽(shòu)命(mìng)的明(míng)顯縮短。諧(xié)波(bō)對(duì)旋轉電機和(hé)變壓器的影(yǐng)響(xiǎng)其(qí)次是產(chǎn)生機械振(zhèn)動，噪(zào)聲和(hé)諧(xié)波過電壓。當諧(xié)波(bō)頻率接近(jìn)電(diàn)機的(dí)固(gù)有(yǒu)振動頻(pín)率時(shí)，會(huì)引起(qǐ)電機的強烈 振動。這些影(yǐng)響可(kě)能縮短電(diàn)機壽(shòu)命(mìng)，甚至(zhì)損(sǔn)壞電機(jī)。諧(xié)波電流(liú)引起(qǐ)的(dí)附加(jiā)損(sǔn)耗通常折(zhē)算(suàn)成(chéng)等值的基頻(pín)負序電流來進行估算(suàn)。

3)電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)中電容(róng)器(qì)的應用(yòng)可(kě)能(néng)會導致(zhì)的諧振，是一(yī)個需要(yào)非常(cháng)重視的問(wèn)題。當(dāng)諧波頻率與輸(shū)電係統(tǒng)固有的(dí)特征(zhēng)頻率(shuài)重合時，可(kě)能(néng)會放大諧(xié)波分(fēn)量，產生非(fēi)常大的電壓(yā)和(hé)電流。這導(dǎo)致設備的(dí)附(fù)加(jiā)損耗和(hé)發熱(rè)，縮短(duǎn)電容器(qì)壽命，以(yǐ)致造(zào)成(chéng)設(shè)備(bèi)故(gù)障(zhàng)。大量調查表(biǎo)明，電容器和(hé)與(yǔ)之串聯(lián)的(dí)電(diàn)抗(kàng)器的(dí)燒毀在(zài)諧波引起的事(shì)故(gù)中約占 75%。

4)諧波電(diàn)流除(chú)了會增(zēng)加繼電(diàn)器(qì)的(dí)發熱和損耗(hào)之(zhī)外，還會導(dǎo)致動作(zuò)特(tè)性改(gǎi)變，以致造(zào)成保護裝置(zhì)的拒(jù)動或誤動。比如以(yǐ)電磁型電壓(yā)繼(jì)電器為例，當含諧(xié)波(bō)的畸(jī)變電(diàn)壓(yā)作(zuò)用(yòng)於繼電(diàn)器時(shí)，動作值(zhí)總(zǒng)是(shì)比(bǐ)繼電器(qì)剛好動作(zuò)的基(jī)波(bō)分(fēn)量電(diàn)壓有(yǒu)效值大，即(jí)過(guò)電壓(yā)繼(jì)電器有(yǒu)可(kě)能出(chū)現拒動(dòng)，而(ér)欠電壓(yā)繼電器則(zé)可能誤功。此外，在動態(tài)情(qíng)況下(xià)，如投入(rù)空教變壓器時(shí)會產生諸(zhū)波(bō)含(hán)量(liáng)很高的勵(lì)磁(cí)湧(yǒng)流(liú)，造成(chéng)繼(jì)電(diàn)器(qì)誤動作而使(shǐ)開(kāi)關(guān)跳閘。

利用設置(zhì)在(zài)作為諧(xié)波(bō)源的(dí)非綫(xiàn)性(xìng)負荷附(fù)近(jìn)的(dí)無源(yuán)濾波器(PassiveFilter, PF)即(jí)由濾波電容(róng)器(qì)，電(diàn)抗器和電阻(zǔ)器適當組合而(ér)成的並聯(lián)濾波(bō)裝置來控製諧波(bō)電流是(shì)最為常(cháng)用(yòng)的(dí)諧(xié)波(bō)抑製方法之一。通常將(jiāng)產生諧波(bō)的(dí)負(fù)荷(hé)看做是(shì)諧(xié)波電流源。無源濾波(bō)器(qì)的(dí)作用是(shì)為諧(xié)波電流 i 提供(gōng)一個低阻抗的(dí)通(tōng)路或(huò)諧振回路(lù)，通(tōng)過(guò)分(fēn)流非綫性(xìng)負(fù)荷所(suǒ)產(chǎn)生的諧(xié)波電流來減(jiǎn)少(shǎo)流(liú)入電(diàn)網(wǎng)的諧波電流(liú) isH。根據(jù)結構不(bù)同(tóng)，無(wú)源濾(lǜ)波器(qì)可分為(wéi)帶(dài)通濾(lǜ)波(bō)器(包括(kuò)單調諧濾波器(qì)，雙調(tiáo)諧濾(lǜ)波

器，三調諧濾(lǜ)波器)，高通濾波(bō)器，C 型阻(zǔ)尼濾波器(qì)和橋(qiáo)式濾波(bō)器等(děng)。無源濾波器具有以(yǐ)下(xià)特(tè)點。優(yōu)點(diǎn)：無源濾(lǜ)波器(qì)具(jù)有(yǒu)結(jié)構(gòu)簡單，成(chéng)本低廉，運(yùn)行可(kě)靠性較高，運(yùn)行費(fèi)用(yòng)較(jiào)低。

缺(quē)點：通(tōng)帶內的信(xìn)號有能量損(sǔn)耗(hào)，負載效(xiào)應(yīng)比較(jiào)明顯(xiǎn)，使(shǐ)用(yòng)電(diàn)感元件時容易(yì)引起電磁(cí)感應，當電感(gǎn) L 較大(dà)時濾波器的(dí)體積和重(zhòng)量都(dū)比(bǐ)較(jiào)大，在(zài)低(dī)頻(pín)域不(bù)適用。

為了應(yīng)對(duì)日益(yì)復雜(zá)的諧波(bō)補償(cháng)問題，隨著電力電子(zǐ)技術的(dí)發(fā)展(zhǎn)而(ér)產(chǎn)生(shēng)的(dí)有源濾波器(qì)逐漸被廣泛應用(yòng)。有源電(diàn)力(lì)濾(lǜ)波器（Active Power Filter，簡(jiǎn)稱(chēng) APF）是一(yī)種用(yòng)於動態抑製(zhì)諧波(bō)，補(bǔ)償無(wú)功(gōng)的新型電力(lì)電子裝(zhuāng)置，它能夠對大(dà)小和(hé)頻率都變化的諧波以及變(biàn)化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。有(yǒu)源(yuán)濾(lǜ)波(bō)器(qì)之所以(yǐ)稱(chēng)為有源(yuán)，顧(gù)名(míng)思(sī)義該(gāi)裝置需(xū)要(yào)提供電源(yuán)（用(yòng)以補(bǔ)償(cháng)主電(diàn)路(lù)的(dí)諧(xié)波），其(qí)應用可克(kè)服 LC 濾(lǜ)波器等(děng)傳統的諧波(bō)抑製和無(wú)功補償方(fāng)法的缺(quē)點(diǎn)（傳(chuán)統(tǒng)的隻能(néng)固(gù)定補償(cháng)），實現了動(dòng)態(tài)跟(gēn)蹤補(bǔ)償，而且可以(yǐ)既(jì)補(bǔ)諧波又補無(wú)功。