从图2和图3中可以看出:此8台充电机系统的工作电流变化范围很大,最大为843A,最小为109A,且较长时间处在大电流600~800A的工况。2号充电机群安装12台充电机组,其最大工作电流应为l350A(843×12/7.5)。正常运行时3次谐波含量最大为2.516%,5次谐波含量最大为20.81%,7次谐波含量最大为29.28%,11次谐波含量最大为15.28%;总谐波畸变率THDi较大,最大为41.3190%。鉴于系统电流大,谐波含量很高,必须进行谐波电流的治理。但在治理过程中要防止系统发生并联谐振,避免谐波电流被放大,否则会危害并联电容器及设备的安全,甚至使电容器爆炸、设备损坏。
3 谐波治理方案及治理效果
1)单调谐滤波器
(1)工作原理
单调谐滤波器通常采用CLR结构,电路原理图如图4所示。
n次单调谐滤波器在角频率ωn=nω1时的阻抗为:
式(4)中,ω1=2πf1=100π为额定工频角频率;Rfn为n次谐波电阻;Zfn为n次谐波阻抗。
根据式(4)可知,在理想调谐状态下
即滤波器的电抗为Zfn=Rfn,则谐振角频率n次谐波电流将通过低阻值Rfn,而很少流到系统中去,因而使该次谐波电压大为下降。而对其他次数的谐波,Zfn》Rfn,滤波器分流很少。简单地说,只要将滤波器的谐振次数设定为与所需要滤除的滤波次数一致,则该次谐波将大部分流入滤波器,从而起到滤除该次谐波的目的。
(2)参数的确定
所要确定的参数有:电感L,电容C,电阻R。在理想调谐状态下,调谐在n次谐波频率的单调谐滤波器电容器和电抗器关系是则可以根据谐振频率求电感:
按无功补偿容量分配值,可以确定电容器参数值C为:
式中,Qcn为n次滤波器分配的无功补偿容量;n为谐波次数;U1为系统额定线电压;ω1为工作角频率。设滤波器的品质因数为q,则:
综合考虑滤波效果和损耗,q值一般选择为30~60。因此可求出滤波器电阻值的值:
如电感内部所含电阻r不够,则需外加串联电阻器。电感器本身的品质因数用qL表示,则外加电阻器的阻值为: