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高次諧波
閱讀�29027�(shí)間:2011-05-15 22:26:52

  高次諧波(high order harmonic component�,是指將非正弦周期信�(hào)按傅里葉級數(shù)展開,頻率為原信�(hào)頻率兩倍及以上的正弦分�。高次諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)�。對于任意一�(fù)合周期振�(dòng)函數(shù)Y(T)按傅氏級數(shù)分解表示為:�(xiàng)稱均值或直流分量,第二項(xiàng)為基波或基本振動(dòng),第三項(xiàng)稱二次諧�,依次類推或把二次諧波以后的�(tǒng)稱為高次諧波 �

�(chǎn)生的原因

  由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式,這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器�(yùn)行時(shí)在電源側(cè)�(chǎn)生高次諧波電流,并造成電壓波形畸變,對電源系統(tǒng)�(chǎn)生嚴(yán)重影��

  隨著電力電子技�(shù)的飛速發(fā)�,各種新型用電設(shè)備越來越多地問世和使�,高次諧波的影響越來越嚴(yán)重。電力系�(tǒng)受到諧波污染�,輕則影響系�(tǒng)的運(yùn)行效�;重則損壞設(shè)備以至危害電力系�(tǒng)的安全運(yùn)�。諧波產(chǎn)生的主要由以下兩大因素造成�

  1. 可控硅整流裝置和�(diào)壓裝置等的廣泛使�,晶閘管在大量家用電器中的普通采用,以及各種非線性負(fù)荷的增加�(dǎo)致波形畸��

  2. �(shè)備設(shè)�(jì)思想的改�。過去傾向于采用在額定情況以下工作或余量較大的設(shè)�(jì)。現(xiàn)在為了競�,對電工�(shè)備傾向于采用在臨界情況下的設(shè)�(jì)。例�,有些設(shè)�(jì)為了節(jié)省材料使磁性材料工作在磁化曲線的深飽和區(qū)段,而在這些區(qū)段內(nèi)�(yùn)行會(huì)�(dǎo)致激磁材料波形嚴(yán)重畸��

危害

  高次諧波的危害具體表�(xiàn)在以下幾�(gè)方面�

  1、電力電子設(shè)�

  電力電子�(shè)備�??烤_電源零交叉原理或電壓波形的形�(tài)來控制和操作,若電壓有諧波成分時(shí),零交叉移動(dòng)、波形改�、以致造成許多誤動(dòng)��

  2、電力電容器

  �(dāng)高次諧波�(chǎn)生時(shí),由于頻率增�,電容器阻抗瞬間減小,涌人大量電�,因而導(dǎo)致過熱、甚至損壞電容器,還有可能發(fā)生共�,產(chǎn)生振�(dòng)和噪聲�

  3、變壓器

  電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損,結(jié)果使變壓器溫度上�,影響絕緣能�,造成容量裕度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲�

  4、感�(yīng)電動(dòng)�(jī)

  電流和電壓諧波同樣使電動(dòng)�(jī)銅損和鐵損增加,溫度�。同�(shí)諧波電流�(huì)改變電磁�(zhuǎn)�,產(chǎn)生振�(dòng)力矩,使電動(dòng)�(jī)�(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變�(dòng),影響輸出效�,并�(fā)出噪聲�

  5、開�(guān)�(shè)�

  由于諧波電流使開�(guān)�(shè)備在起動(dòng)瞬間�(chǎn)生很高的電流變化�,使暫態(tài)恢復(fù)峰值電壓增�,破壞絕緣,還會(huì)引起開關(guān)跳脫、引起誤�(dòng)��

  6、保�(hù)電器

  電流中含有的諧波�(huì)�(chǎn)生額外轉(zhuǎn)�,改變電器動(dòng)作特�,引起誤�(dòng)作,甚至改變其操作特�,或燒毀線圈�

  7、計(jì)量儀�

  �(jì)量儀表因?yàn)橹C波會(huì)造成感應(yīng)盤產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)�,引起誤�,降低精度,甚至燒毀線圈�

  8、其�

  高次諧波還會(huì)對電�、通信、設(shè)備電視及音響�(shè)�、載波遙控設(shè)備等�(chǎn)生干�,使通信中斷,產(chǎn)生雜�,甚至發(fā)生誤�(dòng)�,另外還�(huì)對照明設(shè)備產(chǎn)生影響�

特征�

  為了便于諧波的計(jì)量和管理,在�(shí)際工作中常需用數(shù)字來集中表征畸變波形的某種特�,因此定義了一些特征量,諸如畸變率、諧波含�、通信干擾指標(biāo)(TIF)、波幅系�(shù)、波形系�(shù)�,其中畸變率和諧波含量�(yīng)用最廣泛�

  ●畸變率

  表征波形畸變的程�。它是衡量電能質(zhì)量的一�(gè)指標(biāo)。各次諧波電壓的有效值的均方根值與額定電壓或其基波電壓有效值的百分�,稱為電壓正弦波形畸變率,簡稱畸變率(DφU),即(�)許多國家�(guī)定低壓供電電壓的畸變率不許超�5��

  ●諧波含�

  工程上常要求給出電壓或電流畸變波形中某次諧波的含�,以便于�(jiān)測和采取防治措施。定義電壓(或電流)畸變波形的第n次諧波含量等于第n次諧波電壓(或電流)有效� Un(或In)與其基波電�(或電�)有效值U1(或I1)的百分��

抑制

  高次諧波的對策,從設(shè)�(jì)制造角度:選用IGBT功率元件,空間電壓矢量控�,多相疊加,例如六相,十二相,多重化移相,調(diào)制過程中選擇合理的參�(shù)值等。一般以高品�,和采用新技�(shù)的產(chǎn)品為好。從使用安裝角度:采用�(jìn)線AC電抗�,出線采用DC電抗器或正弦濾波�;不共用地線,分開供電電源(變頻�,受干擾�(shè)備分開供電);易受干擾的�(shè)備采用隔離電感器供電;變頻器出線與�(jìn)線采用屏蔽線并接地,且分開一定距�;�(jìn)、出線穿金屬管并接地;輸出使用四芯電纜(一芯接地),電�(jī)外殼接地,變頻器單獨(dú)接地;采用絕緣型電源變壓器(中性點(diǎn)不接地);縮短線路長�;電源線和信�(hào)線單�(dú)敷設(shè),避免交叉,不能避免�(shí),必須垂直交叉,不能平等敷設(shè);信�(hào)線屏蔽層不接到電�(jī)或變頻器的地,而應(yīng)該接到控制線路的公共�;必要時(shí)可采用零序電抗器、電涌吸收器、電涌抑制器,輸入抑制電抗器;使用絞線布線。亦可降低變頻器的載波頻率來消除干擾的影�。一般頻率降低干擾會(huì)下降,但噪音可能要大�,電流波形平滑性要差些。具體可根據(jù)�(xiàn)場調(diào)試而定,必須時(shí)采用專用的變頻電�(jī)�

  總之,采用以上對策后,基本可消除高次諧波的干擾或大大減弱高次諧波的影�。以上諸多措�,只是選其中幾項(xiàng)即可,按�(xiàn)場具體條件、情況而定�

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