直流用電量占據(jù)總發(fā)電量的相當(dāng)比重，整流裝置交流側(cè)諧波會引起電網(wǎng)的嚴(yán)重污染。交流諧波的危害性很大，主要有：(1)對鄰近弱電系統(tǒng)和并聯(lián)運行的晶閘管裝置產(chǎn)生干擾；(2)使發(fā)電機的容許負(fù)荷降低；(3)使變壓器的噪聲增高、功率損失增大；(4)使接入交流系統(tǒng)的電容器過載；(5)引起電器的附加發(fā)熱；(6)在三相四線電路中諧波可使中性線過載；(7)使感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性變動，并使其功率損失(鐵損、銅損)增加；(8)使互感器的精確度降級；(9)影響電子計算機的工作。

為了減少諧波，目前常用的措施是增加整流站等效相數(shù)、安裝濾波裝置、增加電源短路容量。近年來研究成功的新措施是磁通補償法、諧波注入法、諧波回送法、安裝有源濾波器等方法。

1　增加整流站等效相數(shù)
　　在大容量整流站的情況下，增加整流站等效相數(shù)，是減少諧波含量的有效方法。等效多相制的原理是用人為的方法使所有整流器的同名相電壓之間發(fā)生相位移，以減少諧波分量。這樣，各同名相電壓形成N個相量組成的系統(tǒng)(N——整流器組的數(shù)目)，它們彼此之間的相位移為360°/PN(P——脈波數(shù))，而所有整流器組的全部電壓形成PN個相量組成的對稱多相系統(tǒng)，它們彼此之間的相位移也是360°/PN和PN相整流時二次電壓間的相位移相等。因此，在等效PN相制的情況下，一次電流及整流電壓的波形與PN相整流電路相同，其所含諧波分量大大減少。
　　例如，當(dāng)兩臺六脈波整流器的相電壓之間的相位移為30°時，則整流站一次電流與整流電壓的波形將和十二脈波整流電路一樣，也就是它們形成了等效十二相制。
等效多相制的實現(xiàn)，可采用下列各種方法：
　　(1)在主變壓器之前接一移相變壓器。在此種情況下，加于主變壓器的電壓等于電網(wǎng)電壓與移相變壓器二次電壓之相量和。加于主變壓器的合成電壓的相移角決定于移相變壓器二次電壓與電網(wǎng)電壓間的相互關(guān)系。移相變壓器的功率與其輸出電壓成正比。
　　(2)如果主變壓器之前接有調(diào)整自耦變壓器，則可將后者的勵磁線圈接成曲折形，使主變壓器一次電壓的相位移動所需的角度，這樣就可以達到移相變壓器同樣的效果。
　　(3)將整流站內(nèi)一部分主變壓器一次線圈接成三角形，而將另一部分主變壓器的一次線圈接成三相星形(或一臺主變壓器具有兩只二次線圈，一只接成三角形，而另一只接成三相星形)，使這兩類主變壓器的一次電流間(或兩只二次線圈間)的相移角為30°，這樣就可以使整流站的供電線路形成等效多相制。這個方法可以單獨應(yīng)用，也可以和上述方法聯(lián)合應(yīng)用。
　　(4)將主變壓器的二次線圈接成曲折形，使二次相電壓的相位有的向前移動，有的向后移動，形成等效多相制。
　　在等效多相制的情況下，若各臺整流器的負(fù)荷不相等，則高次諧波的補償程度比理論上的差，也就是交流側(cè)的諧波含量較大。
　　在等效多相制的情況下，并聯(lián)運行的整流器組之間將有平衡電流通過，這是因為這些整流器組的整流電壓曲線并不重合，它們的脈振在時間上是不一致的。平衡電流的頻率等于這些脈振的頻率，當(dāng)它與整流臂工作電流疊加在一起時，可使整流臂的負(fù)擔(dān)加強，并會產(chǎn)生額外的功率損失，所以必須設(shè)法限制它。最有效的辦法是采用平衡電抗器或陰極電抗器。但當(dāng)使用大容量三線圈整流變壓器(二次為△、Y雙繞組)時，只要△與Y繞組間的漏抗設(shè)計得足夠大，就可省去平衡電抗器，效果同樣能達到。
2　安裝濾波裝置
　　通常一套濾波裝置包括3～6只濾波器，其中主要是幾只奇次單調(diào)諧固定式濾波器，有時還有一只高通濾波器。
　　奇次單調(diào)諧固定式濾波器的濾波對象是幅值較大的如5、7、11、13等奇次諧波中的某次諧波。一般系統(tǒng)中即使出現(xiàn)少量的偶次諧波電流，奇次濾波器也對其有濾波作用，單調(diào)諧濾波器為C—L—R串聯(lián)電路，它調(diào)諧于某一特定諧波。
　　高通濾波器可同時濾除幅值較小的幾個高次諧波(例如17、19、23、25、……次)，在構(gòu)成形式上，將C—L—R電路的串聯(lián)阻尼電阻改為與L跨接的旁路電阻即可。
并聯(lián)濾波器的基本設(shè)計方法有兩種。
2.1　單調(diào)諧濾波器
　　如圖1所示，濾波器常數(shù)電感Lfn、電容Cfn與諧波次數(shù)n有下列關(guān)系
　　n2ω12Lfn·Cfn=1　　　 (1)
　　式中　Lfn——電感；
　　Cfn——電容；
　　ω1——系統(tǒng)的額定角頻率。
　　串聯(lián)電阻Rfn一般都用下式的Qn表示
　　Qn=nω1Lfn/Rfn　　 　(2)
　　式中　Qn——品質(zhì)因數(shù)。
　　濾波器完全諧振時的濾波殘留阻抗等于Rfn，這時Rfn越小，也即Qn越大，濾波效果就越好。但是實際上，由于系統(tǒng)頻率的波動、電容與電感的溫度、電壓特性以及它們的最小調(diào)整范圍的影響，往往引起諧振偏移，因而濾波效果也就降低了。這里，我們考慮包含這些因數(shù)的等值頻率波動率δ，如下式所示
　　式中　δ——等值頻率波動率；
　　Δf——系統(tǒng)頻率波動范圍；
　　f1——基波頻率；
　　ΔCf,ΔLf——電容和電感的偏差部分。
　　一般，因為Δf/f1為±(0.2～1)％，ΔCf/Cfn為1％，ΔLf/Lfn為1％，所以δ很小。
　　諧波降低率K可近似地由下式確定
　　式中　Lan——對應(yīng)于n次諧波的系統(tǒng)電感。
　　因此，已知諧波降低率K時，可由下式求出Lfn與Cfn
　 設(shè)對應(yīng)于基波的電容、電感的容量分別為(VA)C1、(VA)L1，則
　　式中　E——系統(tǒng)額定相電壓。
　　對于n次諧波，電容和電感的容量是相等的，因此下式成立
　　(VA)Cn=(VA)Ln=nω1Lfn·Ifn2　 (9)
　　濾波器的熱容量取決于基波容量與諧波容量之和。濾波器所輸出的無功伏安容量Pc可按下式求得
2.2　高通濾波器
　　如圖2所示，高通濾波器按下列兩個參數(shù)來選擇電路常數(shù)
　　式中　fc——截止頻率，在fc～∞的頻率范圍內(nèi)，濾波器具有相當(dāng)于Rf的阻抗。
　　fc一般接近并略高于裝設(shè)單調(diào)諧波器的最高特征諧波頻率
　　式中　m——頻率—阻抗曲線的斜率，其值在0.5～2范圍內(nèi)選擇。
　　高通濾波器所輸出的無功伏安容量(VA)由下式?jīng)Q定
　　Pc=ω1CfE2　　 　(13)
3　增加電源短路容量
　　提高電網(wǎng)公共連接點(整流裝置接入處)短路容量與整流裝置網(wǎng)側(cè)視在功率之比是有效的措施。升高整流裝置電源電壓也可減輕電網(wǎng)污染。
4　磁通補償法
　　在整流變壓器二次側(cè)接一電流互感器，經(jīng)信息處理線路將諧波電流送往一放大器，再送往整流變壓器第三線圈，使產(chǎn)生反向諧波電流，對鐵心中的諧波磁通進行補償，以抵消原來的諧波電流。為了使基波電流不損壞放大器，整流變壓器具有第四線圈及濾波器，以減小放大輸出端的基波電流(圖3)。
　　采用此法時，在完善補償?shù)那闆r下，諧波電流可以完全抵消，并可將非特征諧波如3次、9次等諧波電流抵消。缺點是必須配備大功率放大器。
此法可在小容量整流設(shè)備及自飽和靜止無功補償裝置中應(yīng)用，與濾波裝置并用時則效果較好。
5　諧波注入法
　　在整流電路中附加諧波電流源，即在整流臂上附加諧波電流，從而改善其波形。
三次(或其倍數(shù))諧波電流注入法的線路圖如圖4所示。當(dāng)整流閥V1、V5導(dǎo)電時，諧波電流的流通途徑為：S→N→a→V1→C1→S及S→N→b→V5→C2→S。因此諧波電流可加于二次線圈矩形波之上，使波形改善。當(dāng)整流閥V5、V6換相時，諧波電流又可循流于另一閉合回路中：S→N→c→V6→C2→S。
　　由于整流器直流側(cè)存在平波電抗器，諧波電流源的電流不會流入負(fù)荷回路。
此法的優(yōu)點是系統(tǒng)阻抗與其設(shè)計無關(guān)，缺點是注入電流源須與電力系統(tǒng)同步，須能自動調(diào)整注入電流的振幅值和相位。由于缺點較多，僅能在工業(yè)上得到少量應(yīng)用。
6　諧波回送法
　　線路圖如圖5所示。采用此法時，整流變壓器的二次側(cè)必須接成星形，一次側(cè)必須接成三角形(或變壓器另具一只三角形線圈)。整流電路的正、負(fù)極與變壓器二次側(cè)中性點之間的整流電壓為三脈波整流電壓，其中含有三次諧波分量，后者會加于單相變壓器一次線圈W上(電容器C用以隔斷直流電流分量)。單相變壓器二次線圈與整流器V1接成單相三倍頻率全波整流器，其直流輸出端與六脈波整流電路相串聯(lián)，其交流輸出端電流(即三次諧波回送電流)為三倍頻率矩形波形，如圖6a所示。
　　當(dāng)此回送電流與整流變壓器二次線圈電流重疊時(圖6c)，即可使波形改善。
調(diào)整整流器V1的控制角即可改變?nèi)沃C波回送電流的相位。
　　整流變壓器二次側(cè)第二相電流的負(fù)向曲線(改善后)如圖6d所示。
　　六脈波整流電路一次線電流改善后的波形如圖6e所示。從圖上可以看出，其波形顯著改善，成為十二脈波整流電路的波形。
　　此法可將六脈波整流器的一次線電流轉(zhuǎn)化為十二脈波整流器的，其原理可應(yīng)用于整流器及逆變器，其諧波源與供電電源自然同步，所以可在大、中容量變流設(shè)備中應(yīng)用。
7　安裝有源濾波器
　　采用此法時的方框圖如圖7所示。有源濾波器能產(chǎn)生反向的諧波電流，以抵消整流設(shè)備流往電力系統(tǒng)的諧波電流，使電網(wǎng)污染問題得以改善。有源濾波器可采用電流型逆變器或電壓型逆變器。關(guān)于有源濾波器法已有許多文獻介紹，在此就不再詳述了。

8　諧波對功率因數(shù)補償裝置的影響及其補救方法

　　如果整流器未裝濾波裝置而需配備功率因數(shù)補償裝置，則其位移因數(shù)cosφ可由下式求得
　　式中　IL——整流器交流側(cè)電流有效值；
　　I1——整流器交流側(cè)基波電流的有效值。
　　(當(dāng)整流器的脈波數(shù)≥6時，其功率因數(shù)p.f.接近于cosφ，允許以cosφ代替p.f.)
　　采用通常的方法，根據(jù)cosφ可以選擇功率因數(shù)補償裝置中的電容值。
　　根據(jù)所選電容值及整流器諧波電流值，計算電容器及電力系統(tǒng)的諧波電流
式中　InY——電力系統(tǒng)n次諧波電流有效值；
　　InC——電容器n次諧波電流有效值；
　　In——整流器n次諧波電流有效值；
　　XnY——n倍基波頻率時的系統(tǒng)電抗；
　　XnC——n倍基波頻率時的電容器電抗。
　　根據(jù)所選電容值及規(guī)定的系統(tǒng)諧波電流值InY，按上列各式也可計算In及InC值。
電容器有放大諧波的功能并可能引起諧振，諧振時的電流可能很大，因此電容器應(yīng)串聯(lián)解諧電抗器，使系統(tǒng)在5次及5次以上諧波分量時不發(fā)生諧振現(xiàn)象，一般推薦電抗、電容回路的諧振頻率調(diào)整在75～225Hz之間。

9　結(jié)論

　　整流裝置污染電網(wǎng)是可以采用上述措施加以抑制的。