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开关电源的谐波损害
时间:2020-11-13 15:23:38 点击次数:3068

由于开关电源作业在高频开关状况,内部会发生很高的电流、电压变化率(即高dv/dt和di/dt),导致开关电源发生较强的电磁搅扰(EMI,Electro Magnetic Interference)。EMI信号既具有很宽的频率规模,又有必定的起伏,它不只对电网构成污染,直接影响到其他用电设备的正常作业,而且作为辐射搅扰闯入空间,对空间也构成电磁污染。因此,按捺开关电源自身的电磁噪声,一起进步其对EMI的抗扰性,以确保电子设备能够长时刻安全可靠地作业,是开发和设计开关电源的一个重要课题。

1.2  开关电源的基本作业原理

        开关电源将市电直接整流滤波成为直流高压,然后经过逆变器转化成低压的高频沟通电压,再经过二次整流和滤波变成所需求的直流低电压。

        开关电源首要是经过整流器与电力网相联接的,经典的整流器由二极管或晶闸管组成,是一个非线性电路,在电网中会发生许多的电流谐波和无功功率而污染电网,影响电网和发电体系的作业效率,搅扰通讯体系,成为电力公害。开关电源已成为电网最首要的谐波源之一。

1.3  谐波的损害

        谐波是一个数学或物理学概念,是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。电力体系的谐波问题早在20世纪20时代和30时代就引起了人们的注意。

        1.3.1  谐波发生的原因

        在抱负的干净供电体系中,电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(如:电阻)的简略电路里,流过的电流与施加的电压成正比,流过的电流是正弦波。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就构成非正弦电流,即电路中有谐波发生。

        1.3.2  谐波对电网发生的损害

        1、谐波引起变压器的损耗添加

        由于变压器铁心发生的涡流损耗,与谐波电流次数的平方成正比,谐波次数越高,铁损越大。谐波电流使变压器的铜耗添加,引起部分过热,振荡,噪声增大,绕组附加发热等。这种谐波电流在发生谐振时的条件下对变压器的安全运即将构成威胁。

        2、构成电容器的过载毛病

        电容器的容性阻抗随频率的添加而下降,而其负载阻抗通常是感性的,随频率的增高而增大;当谐波电流的频率升高到使电容器的容性阻抗与负载的感抗相近或持平时,会发生谐振,引起电流增大,构成电容器的过载毛病。

        3、谐波引起电力体系功率因数下降

        由于开关电源的接入,电力体系中除了基波电流外,还发生了各次谐波电流,谐波电流重量越大,则电网中的无功功率越大,设备的运用率越低,导线和变压器的损耗越大。

        4、对电力避雷器的影响

        变电站大容量、高电压的变压器由于合闸涌流的进程时刻比较长,能够连续数秒或更长的时刻,有时还会引起谐振过电压,并使相关避雷器的放电时刻过长而遭到损坏。

        5、对继电维护及自动设备的影响

        在谐波严峻超标的电弧炉负荷、电气化铁路等谐波含量大的部分电网中会遭到影响。频频呈现变压器严峻涌流且涌流衰减缓慢的变电站遭到涌流发生谐波的搅扰。继电器或启动元件自身对谐波敏感晶体管或集成电路维护设备的动作量非常小和动作时刻非常少,因此它的启动判据简单遭到谐波影响而呈现较大的误差。运用信号过零取样的控制体系及运用数据过零点的数字式继电器或微机维护,都会遭到谐波的影响和搅扰。

        6、对用户电动机的运转影响

        谐波电流经过沟通电动机,使谐波附加损耗显着添加,引起电动机过热,机械振荡和噪声增大。当三相电压不对称时,定子绕组上发生负序电流,并励磁发生负序旋转磁场,该制动磁场下降了电机的最大转矩和过载才能,添加铜损,而且负序过电流能够将电机定子绕组烧毁。

        7、对用户自动控制设备的影响

        跟着数字控制技能的大规模运用,许多精密负载对受电电能质量指标提出了更高的要求。电能质量污染对这类设备的损害首要有三个方面,即在设备的检测模块中引进畸变量、搅扰正常的剖析核算、导致过错的输出成果。

        8、对电力用户的影响

        用电设备对体系电源的污染会影响用电设备自身的可靠性。运用电能质量污染的电源,用电设备又或许成为新的污染源,而损害电力体系和其他用户设备。或许发生的影响包含:对用户电动机发生影响;对用户补偿电容器发生影响;对用户自动控制设备发生影响;对居民生活用电发生影响;对用电安全构成威胁。

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