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开关电源的谐波和抑制分析

开关电源的谐波和抑制分析

2019-01-19

开关电源的谐波是指电流中所含有的频率为基波整数倍的电量,从广义上理解是指由于交流电网有效分量为工频单一频率,任何与工频频率不同的成分都叫做谐波。即指不是50Hz的电压电流就是谐波。


在用电网络中,存在许多非线性负载,如:大功率整流器、中频炉、变频器、直流电机驱动器等工作电流剧烈变化的设备。电路中有谐波产生是由于正弦电压加压于非线性负载,当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,基波电流发生畸变就形成非正弦电流。非线性负载向电网发射的谐波电流不会对其它设备产生影响,谐波电流通过电网的阻抗产生谐波电压会对其它设备产生影响。


谐波对电力系统的危害主要有以下5点:

1、增加电度表的误差,用户吸收基波无功谐波功率

2、增加电网的损耗,尤其是当发生谐振时损耗很大

3对继电保护、自动控制装置信息机造成误动作和干扰。

4、会对旋转电机产生附加功率损耗和发热,并可能引起振动。

5对无功补偿电容器组引起谐振或谐波电流的放大,从而导致电容器因过负荷或过电压而损坏,同时对电力电缆也会造成过负荷或过电压击穿。


随便开关电源的广泛应用,其大功率开关管在高频的开关运行时会产生高次谐波和电磁干扰,从而注入到电网中,危及电网和系统本身的稳定。目前抑制谐波的方法主要有有源滤波和无源滤波,一般采用无源滤波的方式,即可抑制谐波又有无功补偿的作用。而有源滤波虽然理论上效果好,但是因为技术复杂和成本较高而实际应用较少。


严重的谐波电压电流会在开关电源内部产生电磁干扰,导致电源不稳定和性能降低。还有部分电磁场通过开关电源机壳的缝隙向周围空间辐射,与通过电源线及直流输出线产生的辐射电磁场一起通过空间传播的方式对其它高频设备和对电磁场比较敏感的设备造成干扰。


所以对高频开关电源要限制由负载线、电源线产生的传导干扰及由辐射传播的电磁场干扰,使处于同一电磁环境中的设备均能够正常工作。

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