1.加装静止型无功补偿装置,以获得补偿负荷快速变动的无功需求,改善功率因数,滤除系统谐波,减少向系统注入谐波电流,稳定母线电压。
其中以自饱和电抗型(SR型)的效果最好,其电子元件少、可靠性高、反应速度快、维护方便,国内变压器厂可制造。
2.对电力电子装置本身进行改造,使其不产生谐波,且功率因数可控制为1,也就是说使用理想化的无谐波污染的绿色变频器。绿色变频器的品质标准是输入和输出电流都是正弦波,输入功率因数可控,带任何负载都能使功率因数为1,可获得工频上下任意可控的输出功率。
3.在市电网中采用适当的措施来抑制谐波,具体方法有以下几种。
(1)安装适当的电抗器。变频器的输入侧功率因数取决于装置内部的AC/DC变换电路系统,可利用并联DC电抗器、电源侧串联AC电抗器的方法,使进线电流的THDV降低30%~50%。当变频器使用的配电变压器容量大于500kVA,且变压器容量大于变频器容量的10倍以上时,则在变频器输入侧加装交流电抗器。当配电变压器输出电压三相不平衡率大于3%时,变频器输入电流峰值很大,会造成导线过热,则此时需加装交流电抗器。严重时则需加装直流电抗器。该方案价格便宜,但限制谐波的效率有限,且电抗太大时,会产生压降损失。
(2)加装无源滤波器。将无源滤波器安装在变频器的交流侧,无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路,满载时进线中的THDV可降至5% ̄10%,满足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求。此措施技术成熟,价格适中,适用于所有负载下的THDV<30%的情况。无源滤波器缺点是滤波易受系统参数的影响,灵活性小,轻载时功率因数会降低,对某次谐波有放大的可能。
(3)装设有源电力滤波器。目前谐波抑制的一个重要方法是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中,实时从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,无源滤波器相比具有高度可控性和快速响应性。其特性不受系统影响,无谐波放大的危险,国外已获广泛应用。但它容量大,价格高。
(4)采用多相脉冲整流。在条件允许或要求谐波限制在比较小的情况下,可采用多相整流的方法。
12相脉冲整流THDV大约为10%~15%,18相脉冲整流的THDV约为3%~8%,减低谐波成分,满足国际标准要求。缺点是需要专用变压器,不利于设备改造,价格较高。
(5)使用滤波模块组件。目前市场上有很多专用于抗传导干扰的滤波模件或组件。这些滤波器具有较强的抗干扰能力,同时还具有防止用电器本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能。
(6)选用D-YN11接线组别的三相配电变压器。三相变压器中将高压侧绕组接成三角形,低压绕组为星形避免相电动势波形畸变的影响。此时,由地区低压电网供电的220V负荷,线路电流不会超过30A,可用220V单相供电,否则应以220/380V三相四线供电。
(7)变频器控制方式的完善。随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络化等高新技术发展,变频器控制方式也有很大变化,如数字控制变频器,变频器数字化采用单片机MCS51或80C196MC及PLC为核心等,辅助以SLE4520或EPLD液晶显示器等来实现更加完善的控制性能;单一的控制方式有着各自的缺点,如果将这些单一控制方式结合起来,可以取长补短,从而达到降低谐波、提高效率的功效。在编制软件时适当增加对检测信号和输出控制部分的软件滤波,以增强系统自身的抗干扰能力。