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摘 要：电力电子技术的不断发展导致大量的谐波涌入公共电网，严重损害了电力用户的利益，危害电力系统的安全稳定运行。文章主要对几种常见的谐波抑制方法进行了分析、对比，还介绍了一些无功补偿的有效手段以及方法研究，对促进我国谐波补偿技术发展，提高电网的电能质量具有重要的作用。
关键词：谐波抑制；无源滤波器；有源滤波器
中图分类号：TM761.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0089-02
随着科技与经济的高速发展，电网日趋复杂，电力电子技术的创新与各式各样的电力电子装置的广泛应用，给人们的生活带来了方便。但是使用这些设备的同时，它们所产生的谐波对电网电能的污染日益严重，不但危害电力系统的稳定、安全，还会对居民用电设备造成安全危害。而且大量的无功功率在电网中存在，严重降低了电能质量，影响电力系统稳定。电力电子设备已经成为当前电网最主要的谐波源。
1 无功补偿原理
谐波源主要可以分为两大类：含有电弧和铁磁的非线性设备；另外就是非线性元件的电力电子设备。这些谐波可以产生的危害包括：设备产生附加的谐波损耗，从而导致供电设备和用电设备的效率大大降低；影响设备正常工作，加速老化缩短寿命；引起局部电网谐波放大；导致一些电气设备的误动作。
在交流电路中，电网所能提供给负载的电功率是有功功率和无功功率这两种。有功功率是扶着让设备能够正常运作的功率，设备可以将电能转化为其他形式的能量。电气设备中电容、电感等元件在工作时需要电功率来建立磁场，这个功率就是无功功率。纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电容负载中电流超前电压90°，纯电感负载中电流滞后电压90°，简单的说就是纯电容中电流与纯电感中的电流相位差是180°，可以相互抵消。无功补偿就是为了把具有感性功率负荷容与性功率负荷的设备并联在同一电路中，可以实现让能量在两种负荷之间相互的交换。容性负荷输出地无功功率可以用来补偿给感性负荷所需要的无功功率，从而能够达到补偿的目的。通过无功补偿的方法可以电网中谐波电流和谐波电压的消除，使电网中的电流和电压呈现规律的正弦波，且电压和电流同步，避免谐波对电力系统的损害。通过谐波处理，电网中的无功分量被消除，维护了公共电网电能的纯洁。谐波的抑制方法主要从两个方面着手，首先是从谐波产生的源头，采用先进的电力电子器件，尽量减少谐波的产生；其次，从谐波补偿的角度入手，采用无源滤波器、有源滤波器等谐波补偿装置，实现对电网中谐波分量的补偿。我国的谐波抑制装置起步较晚，因此国内大部分市场都被国外产品占据。无源滤波器的发展较早，技术较为成熟，但是由于其存在的缺陷，无法适应复杂电网环境，因此，努力发展新型有源电力滤波器，实现谐波的自适应补偿。
2 谐波抑制方法及特点
电力系统中，理论的电压电流波形应该是工频的正弦波，但是实际波形会有不同程度的畸变，高于50 Hz的电压电流成分我们称之为谐波。目前针对谐波抑制的方法主要采用：加装无源滤波器、有源滤波器、综合潮流控制器这三种方法。无功补偿的作用：提高功率因素；提高设备有功出力；减少供电变压器容量；减少线路电压降；减少电网线路损耗；降低电网的功率损耗。
①加装无源滤波器是目前电力系统应用最广泛的方法。采用电容、电感和电阻元件组成滤波电路，对部分频率进行调整合成阻抗为零，使得谐波电流流向滤波器，阻止其流入电网。无源滤波器与谐波源并联，不但滤波而且还有无功补偿的效果。无源滤波器可分为单调谐、双调谐以及高通滤波器等几种。一般常用单调谐滤波器和高通滤波器构成滤波装置。宽频带范围下，高通滤波器表现为低阻抗，可以形成较高谐波的低阻抗通路，致使谐波大部分电流流入高通滤波器，实现滤波。无源滤波器结构简单，但是滤波效果一般，而且特殊频率下易出现谐振过电压、谐波放大的现象，它的滤波效果与实际电网运行状况有很强的关联性。静止无功发生器是电力系统的一种先进的无功补偿静止型装置，即静止无功发生器。该装置可以实现无功补偿的方式是通过把电网与自换相桥式变流器直接进行并联，也可以通过使用电网与电抗器并联，当逆变器脉宽没有任何改变保持恒定的状态中，通过调节逆变器输出的系统电压和电压之间产生的夹角，就可以实现对无功功率及其逆变器直流侧电压进行调节的功能。当夹角与逆变器脉宽处于恒定的情况下，就可以按照自己的所需对无功功率进行发出或吸收。最突出的是在电压较低的情况下，仍然可以将较大的无功电流注入进系统内，静止无功发生器对于控制信号的反应速度极快，而且不受通断次数的影响，当电压发生变化时，静止无功发生器则可以通过快速的调节，从而满足无功补偿的条件。当然，正是由于静止无功发生器所具备的这些优势，决定其必须要有复杂的控制方法及控制系统，还需要采用大容量的全控器件，并且全控器件的数量也要多。正是因为他的材料和成本比较昂贵，尽管其功能很强大，但是不能被广泛的普及使用。
②有源滤波器实际上它是一种大功率波形发生器，实时检测谐波源的状态，完整的复制出谐波状态，在反向发送到谐波入网点，并且后续谐波跟随原谐波的变化而变化，达到抵消原谐波，实时对原谐波起抵消作用。该装置主要适用于谐波动态抑制，进行无功补偿。从补偿对象中检测出谐波电流，并且由补偿装置产生一个与该谐波极性相反，但是电流大小却同等的补偿电流，从而可以消去谐波的同时补偿无功，可实现实时无功补偿，且具有高度可控性和快速响应性。它有如下优点：对频率不断发生变化，大小不断改变的谐波以及其不断变化的无功功率同时进行补偿，补偿反应速度极快，且可以连续调节，跟踪电网频率变化，即使补偿对象电流过大，也能正常发挥作用，还不会发生谐振问题。补偿谐波时所需要的存储元件容量较小，受电网电阻影响也不大。相对来说是比较适合且经济的装置。有源滤波器的滤波效果比较好，但是技术比较难，而且成本费用也高，其次它不适合于高压系统中。因为它自己就是个大功率波形发生器，在高压环境中，无形的增加了设备的负担，从设备安全性和成本考虑，它不适合高压情况。
③综合潮流控制器就相当于是有源滤波器并联方式和串联方式结合起来的一个综合控制器。它可以分别进行控制有功、无功、电压和谐波电流，因为它的多功能，对系统性能的提升，系统的稳定具有明显的作用，而且较为适合我国长距离输电的特点。将变换器与耦合变压器并联于交流系统中，可以通过它们各自的功能实现滤除电流谐波，还可以给另一个变化器提供有功功率，串联在系统里的第二个变换器，它所担当的责任就是抑制谐波源产生的电压谐波，对线路的有功和无功功率也可以进行控制，因此它是一个能对系统谐波电流和电压同时进行综合控制的一个综合控制体。综合潮流控制器是比较灵活的交流输电系统装置，它结合了许多器件的灵活控制手段。它作为一个新型潮流控制装置，它可以分别或者同时对系统的有功功率、无功功率、电压和电流进行控制和调节，并可以提供实时的补偿，并提高输送能力。
3 结 语
在目前国内的电网环境下，谐波对电网的污染日益严重，谐波抑制与无功功率补偿显得尤为重要。进行谐波抑制和无功补偿是提高电力质量的重要一步，也是节能的首位，积极提高谐波抑制和无功补偿具有重要意义，提高认识，积极进行谐波治理，防止谐波灾害。本文详细的介绍了谐波产生的原因，并系统的介绍了谐波抑制和无功补偿的方法，对促进我国谐波处理技术，维护电力能源的清洁具有重要的作用。
参考文献：
[1] 绍斌.无功补偿的意义及补偿方式[J].贵州化工，2011，（4）.
[2] 刘旭明.低压配电网无功补偿研究与探讨[J].中国电力教育，2011，（15）.
关键词：谐波抑制；无源滤波器；有源滤波器
中图分类号：TM761.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0089-02
随着科技与经济的高速发展，电网日趋复杂，电力电子技术的创新与各式各样的电力电子装置的广泛应用，给人们的生活带来了方便。但是使用这些设备的同时，它们所产生的谐波对电网电能的污染日益严重，不但危害电力系统的稳定、安全，还会对居民用电设备造成安全危害。而且大量的无功功率在电网中存在，严重降低了电能质量，影响电力系统稳定。电力电子设备已经成为当前电网最主要的谐波源。
1 无功补偿原理
谐波源主要可以分为两大类：含有电弧和铁磁的非线性设备；另外就是非线性元件的电力电子设备。这些谐波可以产生的危害包括：设备产生附加的谐波损耗，从而导致供电设备和用电设备的效率大大降低；影响设备正常工作，加速老化缩短寿命；引起局部电网谐波放大；导致一些电气设备的误动作。
在交流电路中，电网所能提供给负载的电功率是有功功率和无功功率这两种。有功功率是扶着让设备能够正常运作的功率，设备可以将电能转化为其他形式的能量。电气设备中电容、电感等元件在工作时需要电功率来建立磁场，这个功率就是无功功率。纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电容负载中电流超前电压90°，纯电感负载中电流滞后电压90°，简单的说就是纯电容中电流与纯电感中的电流相位差是180°，可以相互抵消。无功补偿就是为了把具有感性功率负荷容与性功率负荷的设备并联在同一电路中，可以实现让能量在两种负荷之间相互的交换。容性负荷输出地无功功率可以用来补偿给感性负荷所需要的无功功率，从而能够达到补偿的目的。通过无功补偿的方法可以电网中谐波电流和谐波电压的消除，使电网中的电流和电压呈现规律的正弦波，且电压和电流同步，避免谐波对电力系统的损害。通过谐波处理，电网中的无功分量被消除，维护了公共电网电能的纯洁。谐波的抑制方法主要从两个方面着手，首先是从谐波产生的源头，采用先进的电力电子器件，尽量减少谐波的产生；其次，从谐波补偿的角度入手，采用无源滤波器、有源滤波器等谐波补偿装置，实现对电网中谐波分量的补偿。我国的谐波抑制装置起步较晚，因此国内大部分市场都被国外产品占据。无源滤波器的发展较早，技术较为成熟，但是由于其存在的缺陷，无法适应复杂电网环境，因此，努力发展新型有源电力滤波器，实现谐波的自适应补偿。
2 谐波抑制方法及特点
电力系统中，理论的电压电流波形应该是工频的正弦波，但是实际波形会有不同程度的畸变，高于50 Hz的电压电流成分我们称之为谐波。目前针对谐波抑制的方法主要采用：加装无源滤波器、有源滤波器、综合潮流控制器这三种方法。无功补偿的作用：提高功率因素；提高设备有功出力；减少供电变压器容量；减少线路电压降；减少电网线路损耗；降低电网的功率损耗。
①加装无源滤波器是目前电力系统应用最广泛的方法。采用电容、电感和电阻元件组成滤波电路，对部分频率进行调整合成阻抗为零，使得谐波电流流向滤波器，阻止其流入电网。无源滤波器与谐波源并联，不但滤波而且还有无功补偿的效果。无源滤波器可分为单调谐、双调谐以及高通滤波器等几种。一般常用单调谐滤波器和高通滤波器构成滤波装置。宽频带范围下，高通滤波器表现为低阻抗，可以形成较高谐波的低阻抗通路，致使谐波大部分电流流入高通滤波器，实现滤波。无源滤波器结构简单，但是滤波效果一般，而且特殊频率下易出现谐振过电压、谐波放大的现象，它的滤波效果与实际电网运行状况有很强的关联性。静止无功发生器是电力系统的一种先进的无功补偿静止型装置，即静止无功发生器。该装置可以实现无功补偿的方式是通过把电网与自换相桥式变流器直接进行并联，也可以通过使用电网与电抗器并联，当逆变器脉宽没有任何改变保持恒定的状态中，通过调节逆变器输出的系统电压和电压之间产生的夹角，就可以实现对无功功率及其逆变器直流侧电压进行调节的功能。当夹角与逆变器脉宽处于恒定的情况下，就可以按照自己的所需对无功功率进行发出或吸收。最突出的是在电压较低的情况下，仍然可以将较大的无功电流注入进系统内，静止无功发生器对于控制信号的反应速度极快，而且不受通断次数的影响，当电压发生变化时，静止无功发生器则可以通过快速的调节，从而满足无功补偿的条件。当然，正是由于静止无功发生器所具备的这些优势，决定其必须要有复杂的控制方法及控制系统，还需要采用大容量的全控器件，并且全控器件的数量也要多。正是因为他的材料和成本比较昂贵，尽管其功能很强大，但是不能被广泛的普及使用。
②有源滤波器实际上它是一种大功率波形发生器，实时检测谐波源的状态，完整的复制出谐波状态，在反向发送到谐波入网点，并且后续谐波跟随原谐波的变化而变化，达到抵消原谐波，实时对原谐波起抵消作用。该装置主要适用于谐波动态抑制，进行无功补偿。从补偿对象中检测出谐波电流，并且由补偿装置产生一个与该谐波极性相反，但是电流大小却同等的补偿电流，从而可以消去谐波的同时补偿无功，可实现实时无功补偿，且具有高度可控性和快速响应性。它有如下优点：对频率不断发生变化，大小不断改变的谐波以及其不断变化的无功功率同时进行补偿，补偿反应速度极快，且可以连续调节，跟踪电网频率变化，即使补偿对象电流过大，也能正常发挥作用，还不会发生谐振问题。补偿谐波时所需要的存储元件容量较小，受电网电阻影响也不大。相对来说是比较适合且经济的装置。有源滤波器的滤波效果比较好，但是技术比较难，而且成本费用也高，其次它不适合于高压系统中。因为它自己就是个大功率波形发生器，在高压环境中，无形的增加了设备的负担，从设备安全性和成本考虑，它不适合高压情况。
③综合潮流控制器就相当于是有源滤波器并联方式和串联方式结合起来的一个综合控制器。它可以分别进行控制有功、无功、电压和谐波电流，因为它的多功能，对系统性能的提升，系统的稳定具有明显的作用，而且较为适合我国长距离输电的特点。将变换器与耦合变压器并联于交流系统中，可以通过它们各自的功能实现滤除电流谐波，还可以给另一个变化器提供有功功率，串联在系统里的第二个变换器，它所担当的责任就是抑制谐波源产生的电压谐波，对线路的有功和无功功率也可以进行控制，因此它是一个能对系统谐波电流和电压同时进行综合控制的一个综合控制体。综合潮流控制器是比较灵活的交流输电系统装置，它结合了许多器件的灵活控制手段。它作为一个新型潮流控制装置，它可以分别或者同时对系统的有功功率、无功功率、电压和电流进行控制和调节，并可以提供实时的补偿，并提高输送能力。
3 结 语
在目前国内的电网环境下，谐波对电网的污染日益严重，谐波抑制与无功功率补偿显得尤为重要。进行谐波抑制和无功补偿是提高电力质量的重要一步，也是节能的首位，积极提高谐波抑制和无功补偿具有重要意义，提高认识，积极进行谐波治理，防止谐波灾害。本文详细的介绍了谐波产生的原因，并系统的介绍了谐波抑制和无功补偿的方法，对促进我国谐波处理技术，维护电力能源的清洁具有重要的作用。
参考文献：
[1] 绍斌.无功补偿的意义及补偿方式[J].贵州化工，2011，（4）.
[2] 刘旭明.低压配电网无功补偿研究与探讨[J].中国电力教育，2011，（15）.