谐波含量(交流量中减去基波分量得到的量)
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更新时间:2022-11-15
基本信息
外文名 | Harmonic content |
局限 | 不适用于暂态现象和短时间谐波 |
适用 | 标称电压110kV 及以下的公用电网 |
所属领域 | 电力术语 |
自镇流荧光灯谐波含量的改进
功率因数校正电路对自镇流荧光灯谐波含量的改进
谐波电流限值
电流谐波的危害已经众所周知,它不仅会影响电网供电质量,造成电能浪费,还会使设备发热、损耗增大,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁,造成重大经济损失。自镇流荧光灯、电子镇流器等照明产品使用时也会产生大量谐波,尤其在大面积使用时,其危害性不可小觑。
国家标准对谐波含量有严格要求。GB/T17263—2002《普通照明用自镇流荧光灯性能要求》中对自镇流荧光灯谐波电流限值的规定见表1。从表1中可以看出,国家标准对于25W以上和不高于25W的自镇流荧光灯的谐波要求不同,对25W以上自镇流荧光灯的要求比25W及以下的自镇流荧光灯高很多。
表1
表2
功率因数校正电路
国家标准对自镇流荧光灯功率因数的要求是:在额定电压和额定频率下工作时,其实际功率因数不得比制造商的标称值低0.05。标准并未对功率因数的大小做出具体规定,也就是说根据标准的要求,并没有不允许使用低功率因数自镇流荧光灯。但功率因数的大小与谐波含量是相辅相成的,谐波含量低,功率因数就高。要达到国家标准规定的谐波含量,一定要提高自镇流荧光灯的功率因数。在电子镇流器中,通常采用图1(a)所示输入电路,由于电解电容 的容量很大,工作时储存电荷很多,只有输入电压超过电容上的电压时,才有输入电流,所以电流波形严重失真,仅在电压峰值附近出现1个电流尖脉冲,如图1(b)所示。
图1
无源PFC电路由电感器、电容器及二极管等无源元件组成,包括LC滤波型无源PFC电路、部分滤波(填谷式)无源PFC电路、带辅助电路的LC滤波型无源PFC电路和改进型LC滤波型无源PFC电路。无源PFC电路的特点是电路简单,成本较低,对线路的功率因数会有一定的提升,有的甚至可高达0.95,但滤波效果较差,难以实现低谐波的要求,往往还会影响到系统的其他参数,一般适用于25W以下自镇流荧光灯电路。
畸变和相位畸变,获得近似于1的高功率因数,也可大大降低谐波失真。APFC电路结构远比无源PFC复杂,需使用控制IC,在系统前端通常单独组成1级电路,成本较高。但由于其在高频下工作,电感元件的体积小,重量轻。随着PFC控制IC价格的不断降低,APFC已经得到广泛应用。对于功率大于25W以上的自镇流荧光灯电路,必须采用APFC电路或无源PFC电路来降低谐波含量。
图2是APFC工作原理示意图,整个电路由功率MOS开关管VT 1、升压电感L、升压二极管VD、输出电容C o及APFC控制器IC组成。其中起关键性作用的APFC控制器IC,国内外比较具有代表性的有:FAN7527B、FAN7529/FAN7530、L6561/L6562、MC33262/MC34262、MC33368、SG6561、NCP1601A/B、UCC1817、IR1150等。
图2
25W以上自镇流荧光灯谐波电流改进
对于25W以上自镇流荧光灯,可以通过APFC技术来提升功率因数,从而改善各次电流谐波值。
以某一标称为32W的自镇流荧光灯电子镇流器为例,在改进前,其次谐波均超差;经安装APFC电路后,其各次谐波大大降低(见表3)。这里采用的APFC控制器IC为L6562。
表3
图3
25W及以下自镇流荧光灯谐波电流改进
对于25W及以下自镇流荧光灯,可采用无源PFC电路来提高其功率因数。只需降低其电路中的滤波电解电容器的容量,即可满足标准要求。
以5W半螺旋形自镇流荧光灯、5W全螺旋形自镇流荧光灯和11W双2U形自镇流荧光灯为例,我们替换了其中的滤波电解电容器以改进谐波。改进后,3种规格自镇流荧光灯的3次谐波、5次谐波均有明显改善,并且都达到了国家标准要求,见表4。
结束语
由于低功率因数自镇流荧光灯的可靠性一般高于高功率因数自镇流荧光灯,因此世界各国市场上低功率因数自镇流荧光灯还占有一定的主导地位。但限制谐波含量已经成为1种全球性的规定和行动。各自镇流荧光灯生产企业应努力提高产品的功率因数,减小谐波电流的危害,为构建节约型社会尽一己之力。
居民低压配电网中谐波含量超标及其治理
谐波的允许限值
表1
表2
谐波是对周期性变流量进行傅里叶级数分解,得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量,主要由电网中非线性等设备产生。而非线性负荷不仅会产生大量谐波,还可能使电压出现波动、闪变、三相不平衡等影响电能质量的情况。国家技术监督局颁布了公用电网谐波、供电电压允许波动与闪变等五个涉及电能质量的国家标准以保障良好的供电质量。 《电能质量公用电网谐波》(GB/T 14549-1993)中严格规定了各电压等级下公用电网谐波电压(相电压)限值(如表1所示)及公共连接点的谐波电流限值(如表2所示)。若公共连接点处最小短路容量不同于表2中基准容量时,谐波电流允许值应按下式进行换算。式中 ——公共连接点的最小短路容量MVA, ——基准短路容量MVA, ——表2中的第h次谐波电流允许值, ——短路容量为 时的第h次谐波电流允许值。
居民用电配电网中的谐波源
谐波含量
居民用电配电网谐波检测与治理
表3