摘要：闡述SCR電路產(chǎn)生電網(wǎng)諧波的機(jī)理，介紹計算諧波電壓的‘電勢替代法’，推導(dǎo)按照該方法計算電網(wǎng)諧波電壓的公式，質(zhì)疑電網(wǎng)諧波機(jī)理認(rèn)識上的錯誤概念。 1、概述 在相控SCR交流電路里會流過非正弦的電流，該電流流經(jīng)電網(wǎng)阻抗，在電網(wǎng)上形成為含諧波的電壓，本文簡稱之為電網(wǎng)諧波電壓。這就是電網(wǎng)諧波電壓產(chǎn)生的機(jī)理。由此出發(fā)，可以導(dǎo)出電網(wǎng)諧波電壓的計算方法。 把相控的SCR的通、斷可歸結(jié)為在0和 之間跳變的電阻，從而得到晶閘管交流電路電流波形，乘以電網(wǎng)（短路）阻抗就得到電網(wǎng)諧波電壓。姑且將此一方法稱為‘電流波形法’。 計算電網(wǎng)諧波電壓的另一方法是‘電勢替代法’：將相控的SCR通、斷等效為電勢源e[sub]SCR[/sub]（θ），θ=ωt。在通態(tài)u[sub]SCR[/sub]（θ）=0，i[sub]SCR[/sub]（θ）≠0，SCR相當(dāng)于導(dǎo)線；在斷態(tài)u[sub]SCR[/sub]（θ）≠0，i[sub]SCR[/sub]（θ）=0，SCR等效為與u[sub]SCR[/sub]（θ）相等的電勢e[sub]SCR[/sub]（θ），是SCR關(guān)斷后出現(xiàn)在其A、K兩端的電壓。綜合起來, ‘電勢替代法’將電路里所有的SCR通通作為諧波電勢源e[sub]SCR[/sub]（θ），而電網(wǎng)諧波電壓u[sub]net[/sub]（θ）就是它們在電網(wǎng)阻抗上的分壓。 以上兩種計算電網(wǎng)諧波電壓的方法是相通的，在原則上適合于一切含SCR的交流電路。 ‘電勢替代法’雖然在直觀性上遜于‘電流波形法’，但是，具有無需計算電流的優(yōu)點。 e[sub]SCR[/sub]（θ）顯然與SCR的工作狀態(tài)相關(guān)（與觸發(fā)角相關(guān)）。對于三相對稱交流電路，不論是e[sub]SCR[/sub]（θ）還是 u[sub]net[/sub]（θ），BC相的電流或電壓均滯后AB相120[sup]o[/sup]。 2、開關(guān)變壓器軟起動電路的電網(wǎng)諧波 2．1、開關(guān)變壓器軟起動電路的性質(zhì) 開關(guān)變壓器軟起動是一種SCR軟起動，它的SCR接在變壓器的二次側(cè)，匝數(shù)比k＞＞1使接在二次側(cè)的SCR無需承受高壓，在SCR的導(dǎo)通態(tài)，從一次側(cè)看到的是變壓器的小漏抗x[sub]tr[/sub]=x[sub]1[/sub]+x[sub]2[/sub]′，而在其關(guān)斷態(tài)，看到的是變壓器的大勵磁電抗x[sub]m[/sub]。 因此，開關(guān)變壓器軟起動可以與SCR軟起動‘異曲同工’。 它顯然具有如下性質(zhì)：1）含有相控SCR，2）在任一瞬間，電路里的所有器件（包括開關(guān)變壓器和電動機(jī)在內(nèi)）都可以看成為線性器件，3）三相對稱。 由這三條性質(zhì)可以得出兩個結(jié)論：1） 相控SCR是開關(guān)變壓器軟起動裝置產(chǎn)生諧波電壓的原因，相控SCR以外的任何器件，不論開關(guān)變壓器或者電動機(jī)，都不是產(chǎn)生諧波電壓的原因。2） 在計算電網(wǎng)電壓諧波的時候只需完成一相的計算，而且可以使用疊加原理。 2．2 開關(guān)變壓器軟起動引起的電網(wǎng)電壓諧波u[sub]net[/sub]（θ）的計算公式 假設(shè)開關(guān)變壓器按照Y/△接線。將開關(guān)變壓器軟起動引起的電網(wǎng) 相的電壓諧波記做，將SCR等效電勢記做e[sub]SCR[/sub]（θ），忽略x[sub]m[/sub]后，不難按照分壓關(guān)系推導(dǎo)出： （1） 按照相同的分壓關(guān)系，不難得到SCR軟起動引起的，（請參閱【1】） （2） 2．3 關(guān)于開關(guān)變壓器軟起動引起電網(wǎng)諧波機(jī)理的歧義（【2】） 旨在說明開關(guān)變壓器軟起動引起的電網(wǎng)諧波大大小于SCR軟起動，【2】對于開關(guān)變壓器軟起動引起的電網(wǎng)諧波機(jī)理作了這樣的闡述：“高次諧波的產(chǎn)生是由于SCR的通斷，因此，我們可以把開關(guān)變壓器TK當(dāng)作諧波源E，所產(chǎn)生的高次諧波電流向兩側(cè)流動”。對于電機(jī)一側(cè)，諧波衰減不大；而對于電源一側(cè)，因為x[sub]tr[/sub]/2大于x[sub]short[/sub]，“表現(xiàn)在母線接點處的諧波電壓要小得多”，“而固態(tài)SCR軟起動由于不存在x[sub]tr[/sub]，……諧波沒有衰減”。 需要指出，【2】在以下兩方面失實：1）將諧波源E看成是一個接地電源，因此才有所謂的“兩側(cè)”。事實上“諧波源E”是不接地的。2）不承認(rèn)SCR軟起動存在從諧波源到電網(wǎng)事實上的分壓關(guān)系。 更有甚者，最近發(fā)表的【3】延伸了“開關(guān)變壓器電網(wǎng)諧波大大小于SCR軟起動的結(jié)論”的觀點，認(rèn)為：開關(guān)變壓器軟起動相對SCR軟起動的優(yōu)點之一是“不存在輸出諧波污染?！? 在事實失實的基礎(chǔ)上無法正確認(rèn)識機(jī)理，在錯誤機(jī)理的基礎(chǔ)上，不可能作出公正的褒貶。 參考文獻(xiàn) 1、高越農(nóng) 李月英 電動機(jī)軟起動應(yīng)用中的幾個概念問題 電氣技術(shù) 2008.4（即將發(fā)表） 2、朱雄心 閆長發(fā) 王 宇 孫向瑞 開關(guān)變壓器式軟起動裝置在超大容量電機(jī)軟起動中的應(yīng)用 第八屆全國石油和化工電氣技術(shù)年會論文集 （2007 .11）P189-192 3、張巖 王歡 從電力電子技術(shù)看中壓電機(jī)軟起動 控制與傳動 2008.1 P79-83