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基于PWM整流器的电网谐波抑制及无功补偿研究
一、绪论
电力系统中的谐波问题一直是困扰电力工程师的重要难题之一。随着电力负荷的快速增长和各种非线性负载的广泛使用，电网中的谐波问题变得越来越突出，会引起一系列的问题，例如设备故障、系统不稳定、能效降低等后果。因此，研究电网谐波抑制及无功补偿技术显得尤为重要。
由于谐波抑制和无功补偿是电力系统最常见的两种技术手段，因此，本文将着重探讨基于PWM整流器的电网谐波抑制及无功补偿研究。
二、基于PWM整流器的电网谐波抑制技术
PWM整流器电路可以方便地实现电流的精确定向以及有源功率控制，也可以有效地抑制电网中的谐波。基于PWM整流器的电网谐波抑制技术的主要思路是通过控制整流器中的开关管的通断时序，使得所产生的电流具有一定的频率和幅度谐波成分，从而消除谐波电压。
基于PWM整流器的电网谐波抑制技术主要包括三种类型，分别是主动谐波抑制、无源谐波滤波和有源谐波滤波。
1.主动谐波抑制
主动谐波抑制是通过控制PWM整流器中的开关管的通断时序，使所产生的电流具有和谐波电流的相位、频率、振幅等参数，从而实现谐波抑制。主动谐波抑制技术可以有效地抑制低频谐波，但难以抑制高频谐波。
2.无源谐波滤波
无源谐波滤波是通过在PWM整流器前端添加谐波滤波器来抑制电网中的谐波。谐波滤波器通常由电感和电容组成。无源谐波滤波技术可以有效地抑制高频谐波，但是在滤波器元件参数合理选择上比较困难，容易引起滤波器的谐振，同时也会引入一定程度的有功损耗。
3.有源谐波滤波
有源谐波滤波是通过在PWM整流器前端添加无功电容和控制电路来实现。有源谐波滤波技术不仅可以有效地抑制电网中的谐波，还可以实现无功补偿。由于有源谐波滤波技术可以实现精确的谐波抑制和无功补偿，因此在实际应用中得到广泛应用。
三、基于PWM整流器的电网无功补偿技术
无功补偿是在电网中维护正常的电压和电流波形的重要技术手段。基于PWM整流器的电网无功补偿技术依靠可控的PWM整流器，通过消耗或释放无功电能来实现无功补偿。
基于PWM整流器的无功补偿技术主要包括两种方式：被动无功补偿和有源无功补偿。
1.被动无功补偿
被动无功补偿是通过串联或并联组合无功补偿电容器来实现的。无功补偿电容器可以消耗无功功率以及调整电压，从而实现无功补偿。但是被动无功补偿不能实现无功功率的精确控制，且无法消除电网谐波。
2.有源无功补偿
有源无功补偿是通过在PWM整流器前端加入无功电容和控制电路来实现的。有源无功补偿可以使用PWM整流器的控制电路来控制无功电容的充放电过程，从而精确地控制无功功率及进行电压调节。同时，由于是由控制电路进行控制，因此可以通过谐波抑制技术来消除电网谐波，从而实现无效功率的精确控制。
四、总结
在电力系统中，谐波抑制和无功补偿技术是最常见的两种技术手段。基于PWM整流器的电网谐波抑制和无功补偿技术可以实现精确的谐波抑制和无功功率控制，具有操作简便、控制精确、性能可靠等优点，因此在工业现场得到了广泛应用。