怎樣識別諧波源負載

時間：2020-01-05

作者：北京航天愛威電子技術有限公司

　　工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療領域設備的種類繁多，哪些設備是諧波源負載?哪些設備不是諧波源負載?掌握識別諧波源負載的方法十分重要。當電網上的諧波源負載較多時，就要考慮諧波控制的問題。

　　從理論上講，看一個負載是否產生諧波電流，就是看它的電壓與電流是否是線性的關系。如果是非線性關系，就是諧波源。按照這個原則就能夠區(qū)分出所有的諧波源負載。

　　實際上，經常遇到的諧波源主要有兩類，整流電路和相控調功電路。

　　整流電路廣泛應用在變頻器、中頻爐、直流電機驅動器、UPS電源，以及各類電子設備的場合。相控調功電路電路采用可控硅調整導通角，從而控制燈光的強弱或電爐的溫度。

　　需要注意的一點是，二極管構成的整流電路本身并不會產生嚴重的諧波，只有當整流電路的后面連接了紋波濾波電容以后，才會產生嚴重的諧波電流。很多教科書中，在分析整流電路產生的諧波電流時，沒有考慮濾波電容的情況，這與實際情況相差很遠。

　　為了簡化對問題的分析，我們從單相整流電路的分析開始，三相整流電路產生諧波電流的機理與此相同。

　　圖1所示的是一個帶濾波電容的單相整流電路，大部分整流電路中都包含這個電容，否則直流電壓的紋波很大。電容上電壓保持在接近交流電峰值的電平。當交流電的電壓**電容上的電壓時，電網上沒有電流流入負載。這時，負載的電流由電容供給，隨著輸出電流，電容的電壓開始降低，在某個時刻，交流電的電壓會**電容上的電壓，這時，電網上才會有電流流入電容(給電容充電，使電容上的電壓升高)和負載中。因此，電網僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流，電流的形狀為脈沖狀，如圖1所示。根據付立業(yè)分析，這種脈沖狀電流中包含了豐富的諧波成分。

　　圖1 單相整流器的電路與電壓、電流波形

　　同樣的道理，3相整流器也會產生諧波電流，但是這時對應每個基波的波峰，不是一個脈沖電流，而是兩個脈沖電流，如圖2所示。

　　無論單相整流器還是三相整流器，他們的電流波形都發(fā)生了畸變，不再是正弦波電流，因此包含了諧波成份。

　　圖2 三相整流器的電路與電壓、電流波形

　　帶有濾波電容的整流器從電網吸取脈沖電流。單相整流電路在每個交流電周期內，產生兩個脈沖電流，稱為2脈整流器;對于3相整流電路，每個周期產生6個脈沖電流，稱為6脈整流器。除此以外，還有12脈整流器、18脈整流器等。

　　整流器所產生的諧波的種類與整流器脈數有關，具體關系如下：

　　M = PN ± 1

　　式中：

　　M = 整流器產生的諧波次數

　　P = 整流器的脈數

　　N取自然數。

　　圖3是常見信息設備的電流波形及諧波畸變率。

　　圖3 典型信息設備的電流波形

　　圖4是變頻器的輸入電流波形與電壓波形，圖中的雙峰波形時電流波形，其中包含了豐富的諧波成分，主要是5次和7次諧波。

　　圖4 變頻器的諧波電流波形

　　在分析一臺設備是否是諧波源時，只要看他的電源輸入電路是否為整流電路，或者晶閘管調功電路。如果是，就要考慮控制諧波電流的問題。

　　對于三相設備，可以使用HTHF諧波濾波器。但是在訂貨時，要明確是普通整流電路，還是相控調功電路。如果不能確定時，要向設備的廠商咨詢。對于整流電路的設備，使用HTHF濾波器后，可以**總諧波電流畸變率THID小于8%，對于相控調功電路，使用HTHF濾波器后，可以**總諧波電流畸變率THID小于15%。

　　對于單相設備，可以使用SPHF單相諧波濾波器。SPHF單相諧波濾波器是專門為了電腦等信息設備開發(fā)的設備，能夠有效減小3次以上的各次諧波電流，消除3次諧波電流導致的零線過熱引起的火災隱患。還能保護電腦等設備免受雷電的傷害，是現代化辦公環(huán)境中理想設備。

詞條
詞條說明
*十二節(jié) 諧波為什么會損傷無功補償裝置
當負荷是變頻器、中頻爐、直流電機等諧波源時，常常出現無功補償裝置燒毀的情況。特別是，隨著變頻器在電機節(jié)電領域的廣泛應用，諧波電流對無功補償裝置的影響日益**。這已經成為企業(yè)進行節(jié)能技術改造中不可回避的問題。節(jié)能改造中大量使用變頻器，而變頻器產生嚴重的諧波電流。這些諧波電流對原來的無功補償裝置造成了不同程度的損壞，常見的現象包括：無功補償裝置不能投切：這一般發(fā)生在無功補償控制器中包含諧波保護裝置
*二十七節(jié) 怎樣防護浪涌電壓的危害
? 浪涌保護要分級實施，較終達到對配電系統(tǒng)和電子設備完善保護的目的。分級實施浪涌防護的第一步是對浪涌環(huán)境進行分類。浪涌環(huán)境的分類是依據浪涌的強度和頻度。**上一般將浪涌環(huán)境分為3類(如圖1所示)： 1) C類：指戶外以及進線的總開關處，這些部位容易出現較強的雷電浪涌，具體位置包括：電表與配電盤之間的連線，建筑物之間的架空線，連接到井下的地下電纜; 2) B類：指與C類環(huán)境之間連線較短
解決三次諧波的方法
1、對于3次諧波電流可以采取哪些辦法控制? 答：由于3次諧波的危害很大，人們想了很多辦法來控制它。目前常用的方法如表5-1所示：表5-1：控制諧波電流的方法 ?方法 ?安裝方式 ?優(yōu)點 ?缺點 ?有源濾波器 ?并聯 ?能夠濾除各次諧波電流 ?僅對安裝位置上游的線路有效果價格較高要解決3次諧波電流導致的所有問題，
*二十四節(jié) 做系統(tǒng)集成時怎樣避免諧波造成的風險
? 經驗表明，電磁兼容性已經成為系統(tǒng)集成商面臨的較大風險之一。由于在設計時沒有采取有效的電磁兼容措施，導致系統(tǒng)完成后不能**運行，給系統(tǒng)集成商和業(yè)主都帶來了不可估量的經濟損失。例如，某企業(yè)安裝的一套自動化生產線，由于變頻器干擾儀表的問題，遲遲不能投入運行，最后在我們的幫助下才解決問題，交付期拖延了6個多月。給企業(yè)帶來了**的經濟損失。據報道，在歐美地區(qū)，一些系統(tǒng)集成商由于電磁兼容問題