船舶电力系统谐波干扰抑制方法分析

季文宇

摘 要：传统船舶电力谐波干扰抑制方法的扰动抑制效果可靠性不高，易造成逆变器输出谐波的紊乱调节。为解决上述问题，设计一种新型的船舶电力系统谐波干扰抑制方法。接下来，就船舶电力系统谐波干扰抑制方法展开论述。

关键词：船舶电力系统;谐波干扰;抑制方法

引言：无论在什么行业中，谐波引发的设备故障和事故都是十分严重的。这些事故同样也严重影响了船舶电力系统以及生产设施的正常运行。为避免上述情况的出现，在保持传统船舶电力谐波干扰抑制方法应用优势的基础上，通过电压定向矢量控制等手段，建立一种新型的船舶电力系统谐波干扰抑制方法，并通过对比实验的方式，突出该新型方法的实用性价值。

1 谐波危害

（1）因为实际的地与电气设备自身产生的接地电流之间会存在一个电压差，因此很容易会使电气设备出现故障。由于各种电气元件的不断变化，从而会导致电压产生短暂的变化，最终将会导致灯光的频闪，如果频闪过度的话将会对人体造成伤害。

（2）由于在谐波电压的作用下，电气设备会产生附加的能量损失，所以电力设备会产生很多热量，从而会使设备的老化变得更加迅速。大量的谐波电流很可能会导致电气设备与系统其他电气元件之间产生谐振，使之与电气设备在回路中连接的配电设备因电压闪变而过载，从而会导致电气设备损坏。

（3）谐波会影响人们正常工作和日常生活的平稳进行，还会导致电气设备产生大量的热量，从而会降低电气设备的使用效率。谐波不仅会使计算机在相关的数据遗失后操作出现错误，还会减少电气设备的使用寿命等。其中对白炽灯光源有着很多的影响，如果设备中的谐波导致电器电压增加，那么将会降低电力系统中白炽灯的使用寿命。

2 船舶电力系统谐波功率分析

2.1谐波电流计算

在船舶电力系统谐波功率分析的过程中，应该清晰掌握谐波电流的流动趋势，并根据微观参数的走向情况，完成对电流统计参数的计算处理。在船舶电力系统处于正常供电的情况下，谐波电流的变化范围受到负序电子、正序电子带电量比值的直接影响，且随着该比值的增大，谐波电流的计算量也呈现逐渐增大的变化趋势。

2.2谐波电压计算

船舶电力系统的谐波电压能对干扰抑制算子进行清晰描述，且该项参数作为船舶电力系统的属性原量，不会随着逆变波长、输电弧长等数值的变化而出现偏移。船舶电力系统的谐波电压在短周期内可以保持一定的非线性变动状态，且随着系统输电时间的增加，谐波电压的峰值与谷值始终保持相同的变化趋势，且在这种逆变周期的影响下，船舶电力谐波的干扰抑制系数会受到三相电压的平衡抑制。

3 新型電力谐波干扰抑制方法搭建

在船舶电力系统谐波功率分析的基础上，通过电压定向矢量控制、电力谐波的拓扑分析、干扰检测算子计算三个主要环节，实现新型干扰抑制方法的顺利应用。

3.1船舶电压定向矢量抑制

船舶电压定向矢量控制的基本数学思想是对谐波逆变器的输出期望进行并网转换，并在新坐标中定义矢量方向内部的有功电流，且与有功电流持对立关系的即为船舶电力系统的无功电流。再通过不断调节谐波电压环中的参数设定情况的方式，完成对船舶电压的定向矢量控制。

3.2电力谐波的拓扑分析

船舶电力谐波的拓扑结构分为并联型和串联型两大类。其中，并联型船舶电力谐波具备独立的 APF 设备，可产生大量的干扰抑制算子。且通过这种形式接入船舶电力系统的电力谐波不需承担系统中的线路负载。这种拓扑结构可对电力系统进行直接的谐波补偿，因此对干扰抑制滤波器原件的要求相对较高。

串联型船舶电力谐波主要用于对电力系统进行干扰调节，能够对逆变器进行基础补偿操作，相当于一个具备供电功能的电压源。APF 设备不再具备主要的调节功能，而是对船舶电力系统谐波的干扰抑制起到一定的辅助作用。

3.3干扰检测子计算

干扰检测子计算是船舶电力系统谐波干扰抑制方法搭建的关键环节。在船舶电压定向矢量控制结果保持稳定的条件下，干扰检测子仅受到谐波抑制时间的影响。

4谐波的治理措施

4.1优化整流装置

优化整流装置对于船舶电力系统来说是最行之有效的措施。船舶也可以针对企业实际情况对整流装置的内部结构进行改造或改进，从而达到提升其控制精度并减少配电系统中谐波电流的目的。企业可以从以下两个角度来进行整流装置的改造与完善：

（1）通过改变换流器相数、减小触发角的方式优化整流装置。一般从理论上来分析，整流器的交流内测只会具有相数任何整数倍的特征谐波分量，其数值误差可以控制在正负一次以内。但这种方式只适用于三相负载完全平衡的情况下。

（2）通过改变整流变压器的接线方式来治理配电系统中的谐波。船舶电力系统的变压器在一般情况下都是以三角形的形式连接在一起。所以我们可以选其中两台用星形的形式将其连接起来，从而让变压器具备十二脉波整流装置的功能，并达到消除系统中谐波电流的目的。

4.2 安装滤波设备

船舶在了解配电系统中谐波主要存在的形式后，可以选用相应的滤波设备。滤波设备的选择由谐波的电流值等参数决定。在选用滤波设备的过程中，企业应该在考虑以下下两个因素后安装滤波设备：

（1）安装滤波设备的方式应该经过认真选择。船舶可以根据配电系统的实际运营情况，对系统接线方式进行科学合理的改造。具体可以让同属于一根母线的两个回路由原来的状态改造为并行的工作连接状态。改造完成后，滤波设备直接安装在母线上就可以达到我们预期的谐波治理目的，这样做也可以降低谐波治理的成本投入。

（2）企业应该认真考察整流装置的谐波优化效果。整流装置在常规上所达到的治理效果能够满足实际需要，但在一些特殊条件下也有达不到需求的情况。如果优化后的整流装置仍然不能满足国家标准或企业需求，那么就可以考虑在系统中继续加装滤波设备。但是企业也不能盲目地加装滤波设备，在选择安装滤波设备之前，建议企业聘请专业的人员对企业配电系统进行分析与评估，并提出专业合理的滤波设备安装方案。

4.3降低滤波含量

降低配电系统中滤波的含量也是有效抑制滤波产生的措施之一。同时这也是一种较为积极的谐波治理措施，并且具有投资低的特点。企业可以采用多重化整流电路法或调整脉宽法来控制滤波的含量。控制PWM输出波形的转换来达到降级滤波含量的方法被叫做条恒脉宽法。这种方法实现四分之一波形相互对称，从而达到控制谐波和基波幅值的目的。

总结：综上所述，船舶电力系统中的谐波会对企业的正常生产造成不可忽视的不利影响，所以积极采取相应的治理措施对于保证船舶的正常运转与安全生产有着积极的意义。但是目前船舶电力系统中谐波的治理控制措施仍然存在许多不足之处，希望各位同仁能不断地探索，并提出更为有效的谐波控制措施来保证船舶的正常运行。

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