随着电力负荷的增加,电力系统中对电源和负载的要求也越来越高。发电机内部产生的电压和电流包括基波和多种谐波。谐波是波形中频率为基波整数倍的分量。发电机的谐波指的是发电机输出电压或电流中包含的频率为基波整数倍频率的分量。
谐波所携带的电能只产生热损失,无法产生有效功率,会影响电力系统的稳定性、系统的安全运行和设备的寿命,因此需要进行谐波分析和调整。
发电机内部的谐波产生有两个主要原因:
一是发电机的磁路饱和。在高电压、高电流的情况下,发电机磁路会饱和,导致其输出波形失真,从而产生谐波。
二是非线性负载。电力系统中存在的电子器件,如电子调速器、UPS等设备,由于其非线性特性,会产生谐波电流,从而导致谐波电压的产生。
发电机谐波会给电力系统带来许多危害:
一是发电机的谐波会导致电力系统中电压谐波增加,从而导致负载设备中的谐波电流增加,引起谐波电流对负载设备的影响。
二是谐波电流会引起电设备的电磁兼容性问题。如电力系统中存在频率较高的谐波电流,会对负载设备产生干扰,导致设备故障或降低其使用寿命。
三是谐波产生的额外热损耗。谐波所含的电能只能通过热耗散的方式耗散,增加热损耗,降低电力系统的效率。
针对发电机的谐波带来的危害,需要采取一些控制方法来减小谐波电流和电压:
一是对调制方式进行修改。采用空间矢量调制方式能够有效降低发电机输出波形的变形程度,从而减小谐波电流的产生。
二是采用降低发电机磁路饱和的措施。在设计和选择发电机磁路时,应当严格控制磁路饱和的程度,减小发电机的谐波产生。
三是采用滤波器。滤波器能够将谐波电流和电压滤除,从而减小发电机谐波电压和电流的影响。