码头岸桥交-直-交变频系统谐波研究

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1、码头岸桥交-直-交变频系统谐波研究　　摘要：以新型供电整流变压器的绕组结线组别，主传动装置配置的可关断功率器件IGBT和主动整流前端装置的并联脉动组合接线形式特性为基础，提出了码头岸桥（岸边桥式起重机）新型中压交直交主传动装置超高次谐波电流计算分析与治理方案。关键词：岸桥；主传动；交直交；电能质量；超高次谐波；谐波率波装置中图分类号：TN830文献标识码：A文章编号：对于目前码头岸桥普遍采用的交直交变频传动装置，其产生的谐波电流绝对值虽然小，但谐波次数具有超高的特性，国家标准对于25次以上的谐波电流没有严格的规定和限制要求，各类工程实践证明，该类谐波的存在危害很大，

2、并造成了一定的损失，需要治理【1】。1码头岸桥交直交变频器系统码头岸桥主传动装置由两套桥式整流器和三套桥式逆变器组成，分别给异步电动机组M1-M6供电。M1(520KW)+M2(152KW)、M5(520KW)+M6(152KW)由4个整流单元和1个逆变单元供电，M3(240KW)+M4(250KW)由3个整流单元和1个逆变单元供电。2交直交主传动系统的谐波分析5从上文可以得出，M1+M2、M5+M6两组主传动装置均构成24脉动整流方式，其产生的特征谐波电流为（24±1）的倍数，该传动装置采用了1台整流变压器供电(整流变压器连接组标号为Dyn11)，以此折算到一次侧

3、的谐波电流的次数为（24n±1）,其中n=1、2、3、4、…，即特征谐波次数为23、25、47、49、…。M3+M4主传动装置构成18脉动整流方式，其产生的特征谐波电流的次数为（18±1）的倍数次，该传动装置采用了1台整流变压器供电，（整流变压器接线组标号为Dyn11），以此折算到一次侧的谐波电流的次数为（18n±1）次，其中n=1、2、3、4、…，即特征谐波次数为17、19、35、37、…。可以计算出异步电动机组M1-M6主传动装置对应产生的谐波电流发生量及电压总畸变发生率见表1，从表1中可以看出，在考虑了17次及以上谐波的情况下，THDU最大可达到了18.762

4、％，大大超过了国际标准中4％的限制。表13交直交主传动装置谐波危害5由于在国家标准GB/T14549—93中，仅对25次及以下次数的谐波电流注入系统公共连接点设有限制要求。因此不少企业为了减少工程投资就没有治理25以上高次谐波，这将会使电网电能质量降低，对电网造成多方面的影响和危害。某集装箱码头岸桥作业线在建设调试期间，当主传动满载投入，出现过以下情况：对高低压电网测试发现，电流和电压波形畸变严重；UPS电源装置中的RC采样回路元件烧毁严重；码头岸桥成套电控装置中的进线滤波器元件被烧毁严重。事后分析，由于没有其他谐波源设备投入电网，所以确定是主传动满载投入调试后，其

5、产生的17次及以上超高压次电压型谐波源引起电网电流和电压波形变坏，总电压畸变率超标，特别是超高次谐波作用在RC回路上，相当于引起RC回路短路从而造成烧毁设备的情况发生。所以需要对超高次谐波进行治理。4交直交主传动装置谐波治理由于采用IGBT元件的码头岸桥交直交主传动装置是近几年才逐步应用的新技术新产品，所以完全针对它所需要配置的超高次谐波滤波装置在集装箱码头生产企业还没有应用实例，仅从理论和国内设备制造能力来看，设计和制造出满足要求的超高次谐波滤波装置时完全可行的，但需要进一步研究探讨【2】。采用IGBT元件的码头岸桥交直交主传动装置具有以下特性：采用电压源型转换器

6、产生的谐波为电压源型谐波，而不是电流源型谐波；装置功率因数高，通常在0.95～1（滞后）范围内可调【3】；产生的谐波均为17及以上次数的谐波，谐波电流绝对值均不大。5由于功率因数大，所以谐波滤波装置的补偿容量不能太大，否则会出现过补偿情况，这是供配电系统绝不允许的。根据谐波电流发生量，以及考虑到系统中会同时出现18、24脉动两种形式主传动装置的情况，因此配置一个调谐频率25倍基波频率的单通道LCR型滤波器是可以满足治理总谐波电压畸变率超标这一问题的。需要说明的是，对采用交直交主传动装置的大型桥式起重机作业生产线，除了主传动装置产生的17次及以上次数谐波电流外，在同一

7、段中压母线上还会有其它负荷所产生的低于17次的谐波电流，而超高次谐波滤波装置对低次谐波是呈容性的，会使低次谐波电流放大，因此提出了双电抗器串联的滤波器连接方式的解决方案。该超高次谐波滤波装置与主传动装置并联接在供配电系统中，详见图1。图1结语通过工程实践中发现的问题，详细分析了采用IGBT整流元件的码头岸桥交直交主传动负荷产生的谐波电流次数超高性的特点、计算方法以及对设备生产安全产生的危害，提出了一种适用于中压系统的超高次新型谐波滤波器的解决方案，供工程设计部门和设备研发制造部门参考。参考文献：5[1]王军华，李建贵，汪友华.混合型电力有源滤波器研究现状与发展趋