有源滤波器在剧场电气系统中的应用, 在剧场中由于大量非线性负荷的应用, 谐波污染问题是较为严重的。剧场电气设备中,舞台调光装置是主要的谐波源。由于可控硅调光设备在工作时产生的谐波量及谐波频谱随导通角变化而改变,若是使用传统的LC无源滤波装置已经不能有效进行治理了,而有源滤波器装置具有动态补偿的特性, 所以可以弥补传统装置的不足。接下来就详细分析下有源滤波器装置在剧场中的应用。
一、谐波带来的不利影响:
在理想情况下, 电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但实际上, 供电电压的波形往往由于某些原因而畸变为不同程度的非正弦波形, 即产生谐波。供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率整数倍的正弦波分量, 又称为高次谐波。在供电系统中, 产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备供电。这些非线性负荷在工作时向电源注入高次谐波, 导致供电系统的电压、电流波形畸变, 使电能质量变差。因此, 谐波是衡量电能质量的重要指标之一。
民用建筑电气设备中存在着众多的非线性阻抗特性的谐波源负荷,而剧场电气设备中也存在大量的谐波源, 尤其是舞台灯光的可控硅调光装置引起的电流波形畸变, 使谐波问题尤为严重。为保证剧场供电系统中的电气、电子设备正常、和谐的工作, 必须采取有效的措施, 抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、有源滤波器在剧场中的应用:
剧场在未采取谐波治理措施时, 由FLUK 435 检测装置捕捉到的舞台调光设备回路的电流波形图。 可控硅调光设备在投入使用后使电流波形产生严重畸变, 且中性线谐波电流较大。对该电流波形做进一步谐波频谱分析, 得到谐波频谱特性, 电流总谐波畸变率即THDI高达65.3%。其中3 次谐波电流畸变率在50% 以上,由于3 次谐波为零序谐波, 在中性线上叠加, 使中性线电流增大, 将引起中性线绝缘加速老化, 故治理谐波时需考虑在滤除相线谐波电流的同时, 滤除中性线上的谐波电流。
有源滤波器安装在舞台调光设备回路并投入使用后,相线电流波形接近正弦波, 中性线电流大幅度降低, 取得了良好的滤波效果。剧场电气系统中除了具有一般建筑配电系统的谐波源之外, 还具有一些特有的谐波源。舞台调光设备为大型剧场的主要谐波源负荷, 可控硅调光系统是目前剧场舞台上的主流调光器, 在运行过程中会产生大量的3 次谐波及高次谐波, 且谐波频谱随导通角改变而发生相应变化, 造成配电系统的电力设备效率低下、灯光频闪、中性线过负荷发热, 并对通信等弱电回路产生干扰。装设并联型有源滤波器装置可以有效滤除相线及中性线上的谐波电流, 并能实现谐波频谱变化时的动态滤波。