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      1. 諧波的定義

         諧波 (harmonic wave),從嚴格的意義來講,諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量,一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解,其余大于基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講,由于交流電網有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這時“諧波”這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念,才有了“分數諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。
               諧波的頻率必然也等于基波的頻率的整數倍,基波頻率3倍的波稱之為三次諧波,基波頻率5倍的波稱之為五次諧波,以此類推。不管幾次諧波,他們都是正弦波。
        諧波的分類     
            根據諧波頻率的不同,可以分為:
        1、奇次諧波
            額定頻率為基波頻率奇數倍的諧波,被稱為“奇次諧波”,如3、5、7次諧波
        2、偶次諧波
            額定頻率為基波頻率偶數倍的諧波,被稱為“偶次諧波”,如2、4、6、8次諧波。
            一般地講,奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。
            在平衡的三相系統中,由于對稱關系,偶次諧波已經被消除了,只有奇次諧波存在。對于三相整流負載,出現的諧波電流是6n±1次諧波,例如5、7、11、13、17、19等。
        變頻器主要產生5、7次諧波。
        諧波的產生
               電網諧波主要由發電設備(電源端)、輸配電設備以及電力系統非線性負載等三個方面引起的。
        (1)電源端產生的諧波
            發電機的三相繞組在制作上很難做到絕對對稱,由于制作工藝影響,其鐵心也很難做到絕對的均勻一致,加上發電機的穩定性等其他一些原因,會產生一些諧波,但一般來說相對較少。
        (2)輸配電過程產生的諧波
            電力變壓器是輸配電過程中主要的諧波來源,由于變壓器的設計需要考慮經濟性,其鐵心的磁化曲線處于非線性的飽和狀態,使得工作時的磁化電流為尖頂型的波形,因而產生奇次諧波。較高的變壓器鐵心飽和程度使得其工作點偏離了線性曲線,產生了較大的諧波電流,其奇次諧波電流的比例可以達到變壓器額定電流的0.5%以上。
        (3)電力設備產生的諧波
             1)整流晶閘管設備。由于整流晶閘管廣泛應用在開關電源、機電控制、充電裝置等許多方面,給電網帶來了相當多的諧波。據統計,由整流設備引起的諧波將近達到全部諧波的40%,是諧波的一個主要來源。
            2)變頻設備。電動機、電梯、水泵、風機等機電設備中常用的變頻設備,因為大部分是相位控制,其諧波成分比較復雜,除了整數次的諧波成分外,還含有一定分數次的諧波成分,變頻設備的功率一般較大,其廣泛應用對電網造成的諧波也越來越多。
            3)氣體放電類電光源。氣體放電類電光源如高壓鈉燈、高壓汞燈、熒光燈以及金屬鹵化物燈等,其伏安特性的非線性相當嚴重,有的電光源還具有負伏安特性,這些都會給輸電網帶來奇次諧波成分。
            4)家用電器設備。在空調器、冰箱、洗衣機、電風扇等含有繞組的用電設備中,由于不平衡電流的變化也能使電源波形發生改變。另外,計算機、電視機、溫控炊具、調光燈具等,因其具有一定的調壓整流功能,也會產生高次的奇次諧波成分。這些家用電器設備也成為諧波的一個主要來源。
            5)其他用電設備。

        諧波相關概念

            諧波電流
            諧波電流是由設備或系統引入的非正弦特性電流。諧波電流疊加在主電源上
            諧波電壓
            諧波電壓是由諧波電流和配電系統上產生的阻抗導致的電壓降
            阻抗
            阻抗是在特定頻率下配電系統某一點產生的電阻。阻抗取決于變壓器和連在系統上的用電設備,以及所采用導體的截面積和長度。
            阻抗系數
            阻抗系數是AF (載波)阻抗相對于50Hz (基波)阻抗的比率。
            諧振
            在配電系統里的設備,與它們存在的電容( 電纜,補償電容器等) 和電感( 變壓器,電抗線圈等) 形成共振電路。后者能夠被系統諧波激勵而成為諧振。配電系統諧波的一個原因是變壓器鐵芯非線性磁化的特性。在這種情況下主要的諧波是3 次的;它在全部導體內與單相分量具有相同的長度,因而在星形點上不能消除。
            諧振頻率
            每個電感和電容的連接形成一個具有特定共振頻率的諧振電路。一個網絡有幾個電感和電容就有幾個諧振頻率。
            并聯諧振頻率
            網絡阻抗達到最大值的頻率。在并聯諧振電路中,電流分量I L 和I C 大于總電流I 。
            串聯諧振頻率
            網絡的阻抗水平達到最小的頻率。在串聯諧振電路內分路電壓U L 和U C 大于總電壓U 。
            串聯諧振諧電路
            由電感(電抗器)和電容(電容器)串聯的電路。

         
              
         
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