隨著(zhù)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電力電子裝置越來(lái)越多地應用于冶金、化工、煤炭和運輸等諸多領(lǐng)域，已成為實(shí)現生產(chǎn)自動(dòng)化的重要基礎設備。然而，隨著(zhù)這些電力電子裝置的廣泛應用，將大量的諧波和無(wú)功功率注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，引起“電網(wǎng)污染”問(wèn)題，這已成為阻礙電力電子技術(shù)發(fā)展的重大障礙之一。因此，認識和分析電力電子裝置諧波產(chǎn)生的原因及其危害，探討綜合治理的方法，抑制諧波污染，提高電網(wǎng)功率因數已成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重大研究課題。

諧波的危害
電網(wǎng)中日益嚴重的諧波污染常常對設備的工作產(chǎn)生嚴重的影響，其危害一般表現為：
1諧波電流使輸電電纜損耗增大，輸電能力降低，絕緣加速老化，泄漏電流增大，嚴重的甚至引起放電擊穿。
2使電動(dòng)機損耗增大，發(fā)熱增加，過(guò)載能力、壽命和效率降低，甚至造成設備損壞。
3容易使電網(wǎng)與用作補償電網(wǎng)無(wú)功功率的并聯(lián)電容器發(fā)生諧振，造成過(guò)電壓或過(guò)電流，使電容器絕緣老化甚至燒壞。
4諧波電流流過(guò)變壓器繞組，增大附加損耗，使繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，并發(fā)出噪聲。
5使大功率電動(dòng)機的勵磁系統受到干擾而影響正常工作。
6影響電子設備的正常工作，如：使某些電氣測量?jì)x表受諧波的影響而造成誤差，導致繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，對鄰近的通信系統產(chǎn)生干擾，非整數和超低頻諧波會(huì )使一些視聽(tīng)設備受到影響，使計算機自動(dòng)控制設備受到干擾而造成程序運行不正常等。

電力電子裝置中的諧波產(chǎn)生
電網(wǎng)中的諧波主要是由各種大容量功率變換器以及其他非線(xiàn)性負載產(chǎn)生的，其中主要的諧波源是各種電力電子裝置，如整流裝置、交流調壓裝置等，這其中，整流裝置所占的比例最大，它幾乎都是采用帶電容濾波的二極管不控整流或晶閘管相控整流，它們產(chǎn)生的諧波污染和消耗的無(wú)功功率是眾所周知的;除整流裝置外，斬波和逆變裝置的應用也很多，而其輸入直流電源也來(lái)自整流裝置，因此其諧波問(wèn)題也很?chē)乐?，尤其是由直流電壓源供電的斬波和逆變裝置，其直流電壓源大多是由二極管不控整流后經(jīng)電容濾波得到的，這類(lèi)裝置對電網(wǎng)的諧波污染日益突出。

諧波的抑制
為了抑制電網(wǎng)中的諧波，減小諧波的危害，在加強科學(xué)化、法制化管理的同時(shí)，要采取積極有效的技術(shù)措施，盡量減少電力電子設備的諧波含量，安裝有效的濾波裝置。

一.采取主動(dòng)措施，減少電力電子設備的諧波含量
減少諧波含量主要是從變流裝置本身出發(fā)，通過(guò)變流裝置的結構設計和增加輔助控制策略來(lái)減少或消除諧波，目前采用的技術(shù)主要有：
1多脈波變流技術(shù) 對于大功率電力電子裝置，常將原來(lái)6脈波的變流器設計成12脈波或24脈波變流器，以減少交流側的諧波電流含量。
2脈寬調制技術(shù) 其基本思想是控制PWM輸出波形的各個(gè)轉換時(shí)刻，保證四分之一波形的對稱(chēng)性。使需要消除的諧波幅值為零，基波幅值為給定量，達到消除指定諧波和控制基波幅值的目的。
3多電平變流技術(shù) 針對各種電力電子變流器采用移相多重法、順序控制和非對稱(chēng)控制多重化等方法，將方波電流或電壓疊加，使得變流器在交流電網(wǎng)側產(chǎn)生的電流或電壓為接近正弦的階梯波，且與電源電壓保持一定的相位關(guān)系。

二.安裝電力濾波器，提高濾波性能
1無(wú)源電力濾波器
無(wú)源電力濾波器(PPF)即利用電容和電抗器組成LC調諧電路，在系統中能夠為諧波提供并聯(lián)低阻通路，起到濾波作用;同時(shí)，利用電容還能補償無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數。由于結構簡(jiǎn)單，造價(jià)低，運行損耗小以及技術(shù)要求不高等特點(diǎn)，PPF成為改善電能質(zhì)量的最常見(jiàn)設備。但由于結構和原理上的原因，使用無(wú)源濾波裝置來(lái)解決諧波問(wèn)題也存在一些難以克服的缺點(diǎn)，如：只能濾除特定次諧波，諧波補償頻帶較窄，過(guò)載能力小，對系統阻抗和頻率變化的適應性較差，穩定性較差，體積大，損耗大等。
2有源電力濾波器
它通過(guò)檢測電網(wǎng)中的諧波電流，然后控制逆變電路產(chǎn)生相應的補償電流分量并注入電網(wǎng)，以達到消除諧波的目的。APF按與系統的連接方式不同可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串—并聯(lián)混合型。并聯(lián)型APF主要適用于感性電流源負載的諧波補償，串聯(lián)型APF主要用于消除帶電容的二極管整流電路等電壓型諧波源負載對系統的影響，串—并聯(lián)型APF兼有串、并聯(lián)APF的功能。
APF濾波特性不受系統阻抗影響，不會(huì )與電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生串聯(lián)和并聯(lián)諧振的現象，且對外電路的諧振具有阻尼的作用。此外，APF具有高度可控性和快速響應性，不僅能補償各次諧波，還可抑制電壓閃變，補償無(wú)功電流，性?xún)r(jià)比較為合理。另外，APF具有自適應功能，能對幅值和頻率變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)補償。
3混合型電力濾波器
混合型電力濾波器將無(wú)源濾波器與有源濾波器組合起來(lái)。其中有源濾波器不直接承受電網(wǎng)電壓和負載的基波電流，僅起負載電流和電網(wǎng)電壓的高次諧波隔離器的作用，因而有源濾波器的容量可以設計得較小，利用串聯(lián)的有源濾波器增加高次諧波阻抗而對基波無(wú)影響的特性，可以改善無(wú)源濾波器的濾波效果，防止與電網(wǎng)之間發(fā)生諧振，但其缺陷是有源濾波器的性能很大程度上決定于電流互感器的特性。因此，又有人提出一種新型混合有源電力濾波器方案，它采用開(kāi)關(guān)頻率較低的IGBT構成的逆變器來(lái)進(jìn)行無(wú)功補償，由開(kāi)關(guān)頻率高，耐壓較低的MOSFET構成的逆變器進(jìn)行諧波電流補償，高頻逆變器的輸出側采用變壓器隔離，可消除大部分干擾。
日益嚴重的諧波污染已引起各方面的高度重視。隨著(zhù)對諧波現象的進(jìn)一步認識，將會(huì )找到更加有效的方法抑制和消除諧波，同時(shí)也有助于制定更加合理的諧波管理標準。為了更好地達到抑制諧波的效果，對不同的諧波源負載應該采用相應結構的濾波裝置，如級聯(lián)型大功率APF、基于DSP的智能型APF等的研究都標志著(zhù)低損耗、大功率、高頻率、智能化的APF是其發(fā)展方向。
隨著(zhù)諧波污染綜合治理工作的逐步深入，電力電子技術(shù)的推廣和應用必將有更加廣闊的前景。