電力電子系統(tǒng)諧波抑制策略

電力電子系統(tǒng)諧波抑制策略

I目錄

■CONTENTS

第一部分電力電子系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因與影響.................................2

第二部分無源諧波抑制濾波器設計與應用......................................3

第三部分有源諧波抑制濾波器拓撲與控制策略.................................5

第四部分諧和注入型諧波補償技術............................................7

第五部分多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲對諧波抑制的影響..............................10

第六部分寬帶隙器件在諧波抑制中的應用.....................................12

第七部分諧波抑制控制算法的優(yōu)化與改進....................................14

第八部分電力電子系統(tǒng)諧波抑制標準與法規(guī)...................................17

第一部分電力電子系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因與影響

電力電子系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因

電力電子系統(tǒng)中的諧波主要產(chǎn)生于開關操作，具體原因包括：

*開關元件的非線性特性：功率半導體開關器件（如IGBT、MOSFET）

在開關過程中表現(xiàn)出非線性特性，導致電流和電壓波形失真。

*脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術：為了控制輸出電壓或電流，電力電子

系統(tǒng)采用PWM技術，該技術會產(chǎn)生周期性方波脈沖。這些脈沖在時

域和頻域上表現(xiàn)為非正弦波，從而引入諧波成分。

*諧振現(xiàn)象：電力電子系統(tǒng)中存在電感和電容等尢源元件，它們與開

關元件相互作用，可能產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。當諧振頻率接近或等于開關頻

率時，諧波成分會明顯放大。

*負載非線性：負載中非線性元件（如可控硅整流器、電弧爐）也會

產(chǎn)生諧波電流，并反映到供電網(wǎng)絡中。

諧波產(chǎn)生的具體機制如下：

*傅里葉級數(shù)分解：任何非正弦波形都可以表示為傅里葉級數(shù)分解的

正弦波和余弦波之前。開關波形中非正弦分量對應于諧波分量。

*差拍現(xiàn)象：當兩個或多個頻率不同的波形疊加時，會產(chǎn)生差拍效應。

例如，開關頻率與諧振頻率的差值會產(chǎn)生一個新的諧波頻率。

*旁路效應：在開關過程中，開關元件可能存在一定的導通時間或關

斷時間，導致電流或電壓在非預期路徑中流動，從而產(chǎn)生諧波。

諧波的影響

諧波對電力系統(tǒng)和設備產(chǎn)生以下不利影響：

*電能質(zhì)量下降：諧波失真會影響電壓和電流波形的正弦性，降低電

能質(zhì)量，從而影響電氣設備的正常運行。

*設備過熱：諧波電流會引起變壓器、電機、電容器等設備過熱，縮

短其使用壽命。

*諧振放大：諧波與系統(tǒng)固有諧振頻率相近時，會產(chǎn)生諧振放大，造

成嚴重過電壓和過電流，威脅設備安全。

*儀表誤差：基于平均值響應的儀表在諧波環(huán)境下會產(chǎn)生測量誤差。

*通信干擾：諧波且流通過接地線時，會在通信線路中產(chǎn)生干擾，影

響通信質(zhì)量。

此外，諧波還會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，增加系統(tǒng)故障的風

險。

第二部分無源諧波抑制濾波器設計與應用

無源諧波抑制濾波器設計與應用

無源諧波抑制濾波器是一種被動濾波器，用于抑制電力電子系統(tǒng)產(chǎn)生

的諧波電流。其主要原理是利用電感的感抗和電容的容抗特性，在特

定諧波頻率下產(chǎn)生阻抗，將諧波電流分流到濾波器中，從而降低諧波

電流對電網(wǎng)的影響C

#無源濾波器類型

無源諧波濾波器主要分為以下幾類：

*單調(diào)諧濾波器：針對特定諧波頻率設計，在該諧波頻率下具有極低

*照明系統(tǒng)

*電源質(zhì)量改善設備

#優(yōu)點和缺點

無源諧波抑制濾波器的主要優(yōu)點包括：

*簡單可靠：設計和維護簡單。

*低成本：與有源諧波抑制方法相比，成本較低。

*被動工作：不需要額外的控制電路。

無源諧波抑制濾波器的主要缺點包括：

*體積較大：尤其是高功率濾波器。

*諧振風險：濾波器與系統(tǒng)固有頻率產(chǎn)生諧振時，可能會放大諧波電

流。

*頻帶固有：只能抑制特定的諧波頻率或范圍。

#結論

無源諧波抑制濾波器是電力電子系統(tǒng)諧波抑制的一種有效且經(jīng)濟的

方法。通過仔細設計和應用，可以有效降低諧波電流對電網(wǎng)的影響,

提高電能質(zhì)量，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

第三部分有源諧波抑制濾波器拓撲與控制策略

主動諧波抑制濾波器拓撲與控制策略

一、拓撲結構

主動諧波抑制濾波器（AHF）是一種電力電子裝置，用于抑制電力系

統(tǒng)中的諧波電流。其基本拓撲結構包括：

*三相變壓器：隔離變壓器，將系統(tǒng)電壓從高壓輸送到濾波器。

*三相并聯(lián)逆變器：由IGBT或MOSFET組成，產(chǎn)生用于注入諧波電

流的逆變電壓。

*直流電容：為逆變器提供直流母線電壓，并抑制逆變器輸出電壓中

的開關紋波。

二、控制策略

AHF的控制策略旨在通過注入與系統(tǒng)諧波電流幅值和相位相反的諧

波電流，來抵消諧波電流。常見控制策略包括：

1.電流型控制

*正交理論控制(QTC)：利用正交理論，將源電流分解為基波分量和

諧波分量，并生成與諧波分量幅值和相位相反的補償電流。

*同步參考系(SRF)控制：將源電流變換到同步參考系，并提取諧

波分量用于生成補償電流。

2.電壓型控制

*雙閉環(huán)控制：外環(huán)控制調(diào)整濾波器輸出電壓，內(nèi)環(huán)控制逆變器輸出

電流，以抑制諧波電壓。

*諧波阻抗控制：直接調(diào)節(jié)諧波阻抗，使其為零或最小化，以抑制諧

波電流。

三、具體拓撲與控制策略

1.三相并聯(lián)有源濾波器(SAPF)

*拓撲：三相逆變器并聯(lián)于系統(tǒng)。

*控制：一般采用SRF控制或QTCo

2.三相串聯(lián)有源濾波器(SAAF)

*拓撲：三相逆變器串聯(lián)于系統(tǒng)。

*控制：采用電壓型控制，如雙閉環(huán)控制或諧波阻抗控制。

3.混合有源濾波器(HAF)

*拓撲：并聯(lián)AHF與串聯(lián)AHF的組合。

*控制：通常采用協(xié)調(diào)并聯(lián)AHF和串聯(lián)AIIF的控制策略。

四、性能比較

不同拓撲和控制策略的AHF具有不同的性能特點：

*SAPF：諧波抑制能力強，但不適用于無源負載。

*SAAF：適用于所有類型的負載，但諧波抑制能力較弱。

*HAF：綜合了SAPF和SAAF的優(yōu)點，具有較強的諧波抑制能力和

廣泛的適用性。

五、應用

AHF被廣泛應用于各種電力系統(tǒng)中，以抑制諧波電流，例如：

*工業(yè)電氣系統(tǒng)

*可再生能源發(fā)電系統(tǒng)

*電動汽車充電站

*數(shù)據(jù)中心

第四部分諧和注入型諧波補償技術

關鍵詞關鍵要點

【諧波注入型諧波補償技

術】：1.將諧波電流注入網(wǎng)絡，利用網(wǎng)絡阻抗抵消諧波電壓，從

而達到諧波補償?shù)哪康摹?/p>

2.諧波注入量與網(wǎng)絡諧波阻抗的相位和幅值相反，實現(xiàn)電

流源諧波補償。

3.采用電壓型逆變器作為補償裝置，可以通過控制逆變器

輸出電壓的頻率和幅值來生成特定的諧波電流。

【諧波濾波器】：

諧波注入型諧波補償技術

諧波注入型諧波補償技術通過向電力系統(tǒng)注入與系統(tǒng)諧波分量大小

相等、相位相反的諧波電流或電壓，實現(xiàn)抑制電力系統(tǒng)諧波。該技術

主要通過以下方式實現(xiàn)：

原理

當電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波時，諧波注入型補償裝置會檢測并分析系統(tǒng)中的

諧波分量。隨后，補償裝置會生成與系統(tǒng)造波分量大小相等、相位相

反的諧波電流或電壓，并注入系統(tǒng)。由于注入的諧波與系統(tǒng)中的諧波

分量相消，從而抑制了系統(tǒng)中的諧波含量。

補償裝置的類型

諧波注入型補償裝置主要分為兩類：

*主動諧波濾波器（AHF）：AHF采用電力電子變流器生成諧波補償電

流,通過并聯(lián)連接在諧波源端。AHF能夠補償系統(tǒng)中的所有諧波分量，

具有補償能力強、響應速度快的優(yōu)點。

*阻尼諧波濾波器（DHF）：DHF采用并聯(lián)電抗器和電容器組成，通過

諧振吸收系統(tǒng)中的特定諧波分量。DHF的優(yōu)點是成本較低、結構簡單，

但只能補償特定頻率的諧波。

補償策略

諧波注入型補償技術采用不同的補償策略，包括：

*電壓源型：該策略通過并聯(lián)連接的變流器直接注入諧波電壓，實現(xiàn)

諧波補償。

*電流源型：該策略通過并聯(lián)連接的變流器注入諧波電流，實現(xiàn)諧波

補償。

*混合型：該策略結合電壓源型和電流源型，通過優(yōu)化注入的諧波電

壓和電流，實現(xiàn)更有效的諧波補償。

應用場景

諧波注入型諧波補償技術廣泛應用于電力系統(tǒng)中的諧波抑制，包括：

*工業(yè)領域：變頻器、整流器等非線性負載產(chǎn)生的諧波

*電力系統(tǒng)：高壓直流輸電系統(tǒng)、風電場等諧波源

*建筑領域：智能建筑、數(shù)據(jù)中心等諧波敏感設備

優(yōu)點

諧波注入型諧波補償技術具有以下優(yōu)點：

*補償能力強：能夠有效補償系統(tǒng)中的各種諧波分量，實現(xiàn)低諧波畸

變率。

*響應速度快：主動諧波濾波器能夠在毫秒級響應系統(tǒng)中的諧波變化,

抑制諧波的影響。

*適用范圍廣：適用于各種諧波源和諧波敏感設備，滿足不同場合的

諧波抑制需要。

缺點

諧波注入型諧波補償技術也存在一定缺點：

*成本較高：主動諧波濾波器成本相對較高，特別是大容量補償裝置。

*諧波放大風險：如果補償裝置的設計和控制不當，可能會導致諧波

放大，反而加重系統(tǒng)諧波污染。

*設備維護：補償裝置需要定期維護，以確保其正常運行和有效性。

第五部分多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲對諧波抑制的影響

多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲對諧波抑制的影響

引言

電力電子系統(tǒng)中的諧波引起一系列問題，例如：變壓器過熱、電機效

率下降和電網(wǎng)擾動。多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲通過采用多級電壓或電流輸

出，有效地減輕了諧波問題。

多電平拓撲的諧波產(chǎn)生

多電平拓撲通過級鐵多個電壓源或電流源來產(chǎn)生多級輸出。這些級聯(lián)

源之間的開關操作會產(chǎn)生和諧波。和諧波的階數(shù)與拓撲的級數(shù)成正比。

諧波抑制機制

多電平拓撲通過以下機制抑制諧波：

*級聯(lián)源的相位偏移：級聯(lián)源之間的相位偏移有助于抵消諧波。

*特定開關順序：笑用特定的開關順序，例如極性調(diào)制，可以減少諧

波含量。

*濾波器：多電平石撲thir"ng采用濾波器，例如LC或LCL濾

波器，以進一步衰減諧波。

不同多電平拓撲的諧波性能

不同的多電平拓撲在諧波抑制方面具有不同的性能：

*串聯(lián)多電平拓撲(NPC)：NPC拓撲具有相對簡單的結構，但諧波含

量較高。

*并聯(lián)多電平拓撲(PML)：PML拓撲具有較低的諧波含量，但需要更

復雜的控制策略。

*級聯(lián)多電平拓撲(CHB)：CIIB拓撲兼具NPC和PML的優(yōu)點，具有

較低的諧波含量和相對簡單的結構。

*飛行電容多電平拓撲(FCML)：FCML拓撲具有出色的諧波抑制能力，

但成本較高。

諧波抑制的優(yōu)化

以下技術可用于優(yōu)化多電平拓撲中的諧波抑制：

*諧波注入：將特定諧波注入輸出，以抵消諧波電流。

*預測調(diào)制：利用預測模型來優(yōu)化開關順序，以最小化諧波。

*諧波諧振抑制器：使用諧振器來抑制特定諧波。

應用

多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲廣泛應用于以下領域：

*可再生能源系統(tǒng)(光伏、風能)

*電力驅(qū)動系統(tǒng)

*中斷式電源(UPS)

*電網(wǎng)逆變器

結論

多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲通過級聯(lián)源、特定開關順序和濾波器的組合有效

地抑制了諧波。不同的拓撲具有不同的諧波性能，優(yōu)化技術可以進一

步提高諧波抑制能力。這些拓撲廣泛應用于各種應用，為電力電子系

統(tǒng)提供了高效、低諧波的解決方案。

第六部分寬帶隙器件在諧波抑制中的應用

寬帶隙器件在諧波抑制中的應用

寬帶隙(WBG)器件，如氮化錢(GaN)和碳化硅(SiC),由于其固有

的寬禁帶和高臨界電場強度，在電力電子諧波抑制領域擁有獨特的優(yōu)

勢。這些器件能夠在更高的開關頻率下運行，從而減小濾波器尺寸和

重量。

開關頻率的提升

WBG器件的高開關頻率能力使其能夠以更高的諧波頻率進行濾波。這

減小了所需的濾波器尺寸和重量，因為濾波器的截止頻率與開關頻率

成正比。

低開關損耗

WBG器件的低開關損耗進一步提高了諧波抑制系統(tǒng)效率。在高開關頻

率下，開關損耗會顯著增加，但WBG器件的低導通電阻和低電容特

性降低了開關損耗C

提高功率密度

WBG器件的緊湊尺寸和低重量使其能夠?qū)崿F(xiàn)高功率密度系統(tǒng)。這使得

在有限空間內(nèi)設計高功率諧波抑制器成為可能。

具體應用

WBG器件已被用于各種諧波抑制應用中，包括：

*有源功率濾波器(APF)：WBG器件用于構建高頻APF,這些APF

能夠補償諧波電流并改善功率質(zhì)量。

*諧波注入器：WBG器件用于設計諧波注入器，這些注入器可以主動

注入諧波電流以改善無功補償和功率因數(shù)校正。

*無源濾波器：WBG器件可用于構建緊湊型無源濾波器，這些濾波器

可以抑制諧波頻率范圍內(nèi)的諧波電流。

市場趨勢

WBG器件在諧波抑制領域的發(fā)展趨勢包括：

*功率模塊的集成：WBG器件與驅(qū)動電路、傳感器和散熱器集成到一

個模塊中，以簡化設計并提高效率。

*高壓應用：WBG器件的額定電壓不斷提高，使其適用于高壓諧波抑

制系統(tǒng)。

*新型拓撲：正在探索新的拓撲以利用WBG器件的優(yōu)勢，實現(xiàn)更有

效的諧波抑制。

結論

WBG器件在諧波抑制中具有巨大的潛力，提供高開關頻率、低開關損

耗和高功率密度。這些優(yōu)點使其能夠構建緊湊高效的諧波抑制系統(tǒng),

從而改善功率質(zhì)量并提高電能效率。隨著WBG器件技術的發(fā)展，預

計其在諧波抑制領域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。

第七部分諧波抑制控制算法的優(yōu)化與改進

關鍵詞關鍵要點

基于模型預測控制的諧波抑

制1.利用模型預測控制方法預測系統(tǒng)中的諧波分量，并根據(jù)

預測值動態(tài)調(diào)整控制策咯。

2.采用優(yōu)化算法優(yōu)化控制參數(shù)，最大限度地抑制諧波分量，

提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.通過實時采樣和在線計算，實現(xiàn)快速、準確的諧波抑制

控制。

人工智能算法在諧波抑制中

的應用1.利用神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯等人工智能算法，識別和分類

諧波分量。

2.建立諧波抑制控制模型，井通過人工智能算法優(yōu)化模型

參數(shù)。

3.提高諧波抑制系統(tǒng)的魯棒性和自適應能力，增強對諧波

干擾的適應性。

多級控制策略

1.采用多級控制策略，對不同諧波分量進行分級控制。

2.結合不同控制算法，列如PI調(diào)節(jié)、死時間補償?shù)?，?/p>

現(xiàn)諧波抑制的協(xié)同作用。

3.優(yōu)化控制參數(shù)，提高諧波抑制效率，降低控制復雜度。

寬禁帶半導體器件

1.利用SiC、GaN等寬禁帶半導體器件，提升開關速度和

耐壓能力。

2.減少開關損耗，提高諧波抑制器的效率和可靠性。

3.縮小諧波抑制器體積，降低系統(tǒng)成本。

無源諧波抑制技術

1.利用電抗器、電容器、濾波器等無源元件，抑制諧波分

量。

2.設計諧振頻率與諧波頻率相匹配的無源諧振器，實現(xiàn)高

抑制率。

3.簡化諧波抑制系統(tǒng)結溝，降低系統(tǒng)成本和復雜度。

實時仿真與測試

1.利用實時仿真工具，對諧波抑制算法和系統(tǒng)進行仿真和

瞼證。

2.通過實驗平臺，測試諧波抑制器的實際性能，評估其抑

制效率和魯棒性。

3.優(yōu)化諧波抑制策略，提高系統(tǒng)整體性能和可靠性。

諧波抑制控制算法的優(yōu)化與改進

1.空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法優(yōu)化

*多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化：同時優(yōu)化開關頻率、調(diào)制指數(shù)、死區(qū)時間等參數(shù)，

綜合考慮諧波抑制、開關損耗和效率等指標。

*模糊推理優(yōu)化：引入模糊邏輯推理機制，根據(jù)實時系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)整

SVPWM算法參數(shù)，提高動態(tài)諧波抑制性能。

*神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化：利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型學習SVPWM算法的非線性特性,

優(yōu)化參數(shù)設置，提升諧波抑制能力。

2.直接功率控制(DPC)算法改進

*自適應電壓矢量選擇：根據(jù)負載電流和功率因子，動態(tài)選擇最佳的

電壓矢量，抑制諧波分量。

*諧波注入：在控制算法中加入諧波注入機制，主動補償特定諧波分

量，降低諧波失真。

*滑動模式控制：采用滑動模式控制技術，增強算法的魯棒性和諧波

抑制能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)算法優(yōu)化

*磁鏈估計改進：興用改進的磁鏈估計器，提高磁鏈估計精度，減少

轉(zhuǎn)矩和電流諧波。

*調(diào)制器優(yōu)化：優(yōu)化DTC調(diào)制器，采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)或空間

矢量調(diào)制(SVM)技術，降低開關諧波。

*諧波補償：引入諧波補償機制，通過反相補償或注入濾波器，主動

抑制特定諧波分量。

4.預測控制算法優(yōu)化

*模型預測控制(MPC)：利用MPC技術預測功率電子系統(tǒng)的未來行

為，優(yōu)化控制輸入以抑制諧波。

*有限控制集模型預測控制(FCS-MPC)：采用FCS-MPC技術，通過有

限的電壓矢量集合進行預測，降低計算復雜度。

*諧波預測：將諧波預測模塊集成到控制算法中，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)預測

諧波分量，采取針對性的抑制措施。

5.智能諧波抑制算法

*模糊邏輯控制(FLC)：利用FLC建立模糊規(guī)則庫，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)模

糊推理得出最佳控制策略，實現(xiàn)智能諧波抑制。

*遺傳算法(GA)：采用GA優(yōu)化諧波抑制參數(shù)，通過迭代演化獲得最

優(yōu)解，提高算法效率。

*粒子群優(yōu)化(PSO)：將PSO算法應用于諧波抑制算法優(yōu)化，利用粒

子群的協(xié)作搜索能力提高算法性能。

6.其他優(yōu)化策略

*諧波濾波器：利用無源或有源諧波濾波器衰減特定頻率的諧波分量。

*諧波注入：有目的地注入特定頻率的諧波分量，抵消系統(tǒng)中現(xiàn)有的

諧波失真。

*多級拓撲結構：采用多級逆變器或多電平拓撲結構，減少開關頻率，

降低開關諧波。

第八部分電力電子系統(tǒng)諧波抑制標準與法規(guī)

電力電子系統(tǒng)諧波抑制標準與法規(guī)

概述

電力電子系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波對電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性構成嚴重威脅。為

了減輕諧波影響，各國和相關組織頒布了多項標準和法規(guī)，對電力電

子設備的諧波抑制提出了明確要求。這些標準和法規(guī)因國家和地區(qū)而

異，但總體目標是一致的，即控制諧波污染，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

國際標準

IEEE519：諧波電平指南

IEEE519是由電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)制定的國際認可的諧

波標準。它為電網(wǎng)中允許的最大諧波電平提供了準則。標準涵蓋了電

壓和電流諧波，并根據(jù)電網(wǎng)電壓等級和公共-私有接口位置制定了不

同的限制。

IEC61000-3-2：電壓諧波限制

國際電工委員會(IEC)制定的IEC61000-3-2標準規(guī)定了電網(wǎng)中

允許的電壓諧波限制。標準針對不同的電區(qū)等級和負載類型制定了具

體限制，以確保電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性。

IEC61000-3-12：電流諧波限制

IEC61000-3-12標準規(guī)定了電網(wǎng)中允許的電流諧波限制。它將設備

分為四個類別，并針對每個類別制定了不同的電流諧波限值。標準考

慮了設備的容量、類型和連接方式。

國家/地區(qū)標準

各國和地區(qū)也制定了自己的諧波抑制標準和法規(guī)，以適應其特定的電

網(wǎng)情況和監(jiān)管需求。一些主要的國家/地區(qū)標準包括：

中國：GB/T15543、GB/T17625

中國國家標準GB/T15543規(guī)定了電網(wǎng)中允許的電壓諧波限值，而

GB/T17625規(guī)定了允許的電流諧波限值。這些標準針對不同的電壓

等級和設備類型制定了具體要求。

美國：IEEE1547、NEMAMG1-2016

美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)制定了一系列諧波抑制標準，其中

包括MG1-2016,該標準針對電力轉(zhuǎn)換設備的諧波抑制提出要求。此

外，IEEE1547標準為分布式發(fā)電系統(tǒng)連接到電網(wǎng)時的諧波限制提供

了指南。

歐盟：EN61000-3-2,EN61000-3-12

歐盟制定了多項諧波抑制相關標準，其中包括EN61000-3-2和EN

61000-3-12,這些標準分別規(guī)定了電網(wǎng)中允許的電壓諧波和電流諧波

限制。

諧波抑制措施

為了遵守諧波抑制標準和法規(guī)，電力電子設備制造商采取了各種技術

措施來抑制諧波產(chǎn)生。這些措施包括：

*無源濾波器：利用電感、電容和電阻等元件構成濾波器，吸收或阻

隔諧波電流。

*有源濾波器：利用電力電子元件動態(tài)補償諧波電流，保持電網(wǎng)電流

的正弦波形。

*多電平轉(zhuǎn)換器：采用多級輸出電壓/電流的轉(zhuǎn)換器，降低開關頻率，

自然抑制諧波。

*諧波注入技術：在電力電子設備的控制算法中引入諧波，主動抵消

電網(wǎng)中的諧波。

持續(xù)改進

隨著電力電子設備技術的不斷發(fā)展和電網(wǎng)結構的變化，諧波抑制標準

和法規(guī)也在不斷更新和完善。國際組織和各國監(jiān)管機構定期審查和修

訂現(xiàn)有標準，以確保它們與電網(wǎng)當前的實際情況和技術進步保持一致。

結論

電力電子系統(tǒng)諧波抑制標準和法規(guī)至關重要，它們?yōu)榭刂浦C波污染、

確保電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性提供了框架。通過遵守這些標準和法規(guī)，

電力電子設備制造商和用戶可以共同努力，為安全可靠的電網(wǎng)環(huán)境做

出貢獻。

關鍵詞關鍵要點

主題名稱：電力電子系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因

關鍵要點：

1.半導體開關器件的非線性特性：當功率

器件處于開關狀態(tài)時，其導通和關斷瞬間會

產(chǎn)生尖銳的電壓和電流變化，導致諧波失

真。

2.脈寬調(diào)制（PWM）技術：為了控制功率

轉(zhuǎn)換器件，PWM技術采用高頻脈沖調(diào)制方

式，但也會產(chǎn)生高次諧波。

3.輸入/輸出阻抗不匹配：當電力電子系統(tǒng)

與電網(wǎng)或負載連接時，阻抗不匹配會引起諧

波電流在系統(tǒng)中流動，導致諧波失真。

主題名稱：諧波產(chǎn)生的影響

關鍵要點：

1.電網(wǎng)諧波污染：諧波電流會通過電網(wǎng)傳

遞，污染電網(wǎng)電壓，影響其他電氣設備的正

常運行。

2.設備發(fā)熱和故障：諧波電流會導致設備

發(fā)熱，降低絕緣性能，縮短使用壽命，甚至

導致故障。

3.電磁干擾（EMI）：諧波電流會產(chǎn)生電磁

輻射，干擾通信、控制系統(tǒng)等敏感電子設備。

關鍵詞關鍵要點

無源諧波抑制濾波器設計與應用

關鍵詞關鍵要點

主動式濾波器拓撲

關鍵詞關鍵要點

多電平功率轉(zhuǎn)換拓撲對諧波抑制的影響

主題名稱：多電平拓撲對■諧波抑制的優(yōu)勢

關鍵要點：

?多電平轉(zhuǎn)換器通過將工弦波形近似為多

級直流電壓，減少了諧波失真。

-隨著電平數(shù)的增加，諧波分量進一步降

低，尤其是在高次諧波區(qū)域。

-多電平拓撲可以以更低的開關頻率運行，

從而降低開關損耗并提高效率。

主題名稱：多電平拓撲的調(diào)制策略

關鍵要點:

-級次移位脈寬調(diào)制(PWM)和載波相移

PWM等調(diào)制策略可用于控制多電平轉(zhuǎn)換

器。

-這些策略優(yōu)化了諧波分布，進一步抑制了

諧波污染。

-調(diào)制策略的選擇取決于拓撲結構、開關頻

率和輸出電壓要求。

主題名稱：多電平拓撲的濾波要求

關鍵要點:

-多電平拓撲通常需要較小的濾波器，因為

諧波分量較低。

-然而，仍需要濾波器以去除殘余諧波和開

關尖峰。

-濾波器設計應考慮拓撲結構、諧波頻率和

所需的諧波抑制水平。

主題名稱：多電平拓撲在諧波注入中的應用

關鍵要點：

-多電平轉(zhuǎn)換器可以用于有源諧波濾波，將

無功功率注入電網(wǎng)。

-這有助于補償負載產(chǎn)生的無功功率，提高

電網(wǎng)穩(wěn)定性。

-多電平拓撲提供了精確的諧波注入控制，

允許定制諧波注入譜。

主題名稱：多電平拓撲在可再生能源系統(tǒng)中

的應用

關鍵要點：

-多電平轉(zhuǎn)換器廣泛用于可再生能源系統(tǒng)，

如光伏和風力發(fā)電。

-它們以其諧波抑制能力和高效轉(zhuǎn)換而同

名，確保了清潔電能的交付。

-多電平拓撲在可再生能源領域的不斷發(fā)

展為離網(wǎng)和并網(wǎng)系統(tǒng)提供了可靠且節(jié)能的

解決方窠。

主題名稱：未來發(fā)展趨勢

關鍵要點：

-寬禁帶半導體的發(fā)展將推動更高開關頻

率和更低諧波失真的多電平轉(zhuǎn)換器。

-數(shù)字控制和人工智能技術將提高調(diào)制策

略的優(yōu)化和諧波抑制性能。

-模塊化和可擴展的多電平轉(zhuǎn)換器將簡化

高功率應用中的部署。

關鍵詞關鍵要點

主題名稱：寬帶隙氮化稼技術

關鍵要點：

1.氮化錢(GaN)寬帶隙半導體具有高擊

穿電場和高電子遷移率，使其成為高頻和高

功率電子應用的理想選投。

2.GaN器件比傳統(tǒng)硅基器件具有更快的開

關速度和更高的效率，從而顯著降低了諧波

失真。

3.GaN器件的尺寸小巧，重量輕，并具有出

色的耐熱性，使其適用于緊湊型和高功率密

度諧波抑制系統(tǒng)。

主題名稱：寬帶隙碳化硅技術

關鍵要點：

1.碳化硅(SiC)寬帶隙半導體具有超低的

導通損耗和極高的耐壓能力，非常適合高電

壓和高功率轉(zhuǎn)換應用。

2.SiC器件具有優(yōu)異的散熱能力和抗輻射

能力，使其在惡劣的環(huán)境中具有可靠性。

3.SiC器件的商用化程度不斷提高，成本正

在下降，使其在諧波抑制領域具有巨大的應

用潛力。

主題名稱：寬帶隙氧化鋅技術

關鍵要點：

1.氧化鋅(ZnO)寬帶隙半導體具有低廉

的成本、高壓耐力和出色的光電特性，使其

成為諧波抑制應用的經(jīng)濟高效選擇。

2.ZnO器件具有非線性電阻特性，可以有

效抑制各種頻率的諧波。

3.ZnO器件正在不斷改進其性能，并有望

在未來成為諧波抑制領域的強有力競爭者。

主題名稱：寬帶隙金剛石技術

關鍵要點：

1.金剛石是一種超寬帶隙半導體，具有極

高的導熱率、擊穿電場強度和載流子遷移

率。

2.金剛石器件具有超高的耐壓能力和高頻

開關特性，使其在諧波抑制領域具有獨特優(yōu)

勢。

3.雖然金剛石器件的制造工藝仍面臨挑

戰(zhàn)，但其巨大的潛力使其成為未來諧波抑制

研究的熱門方向。

主題名稱：復合寬帶隙器件技術

關鍵要點：

1.復合寬帶隙器件將不同寬帶隙半導體的

優(yōu)點結合起來，例