高次諧波(high order harmonic component),是指將非正弦周期信號按傅里葉級數(shù)展開,頻率為原信號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)合周期振動函�(shù)Y(T)按傅氏級數(shù)分解表示為:項稱均值或直流分量,第二項為基波或基本振動,第三項稱二次諧�,依次類推或把二次諧波以后的�(tǒng)稱為高次諧波 �
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)行時在電源側(cè)�(chǎn)生高次諧波電�,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)展,各種新型用電�(shè)備越來越多地問世和使�,高次諧波的影響越來越嚴(yán)�。電力系�(tǒng)受到諧波污染后,輕則影響系統(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�,以及各種非線性負(fù)荷的增加�(dǎo)致波形畸��
2. �(shè)備設(shè)計思想的改�。過去傾向于采用在額定情況以下工作或余量較大的設(shè)計。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)�。例�,有些設(shè)計為了節(jié)省材料使磁性材料工作在磁化曲線的深飽和區(qū)�,而在這些區(qū)段內(nèi)�(yùn)行會�(dǎo)致激磁材料波形嚴(yán)重畸變�
高次諧波的危害具體表�(xiàn)在以下幾個方面:
1、電力電子設(shè)�
電力電子�(shè)備通常靠精確電源零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來控制和操作,若電壓有諧波成分時,零交叉移動、波形改�、以致造成許多誤動��
2、電力電容器
�(dāng)高次諧波�(chǎn)生時,由于頻率增�,電容器阻抗瞬間減小,涌人大量電流,因而導(dǎo)致過�、甚至損壞電容器,還有可能發(fā)生共振,�(chǎn)生振動和噪聲�
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�(jī)
電流和電壓諧波同樣使電動�(jī)銅損和鐵損增加,溫度�。同時諧波電流會改變電磁�(zhuǎn)�,產(chǎn)生振動力矩,使電動機(jī)�(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變�,影響輸出效�,并�(fā)出噪��
5、開�(guān)�(shè)�
由于諧波電流使開�(guān)�(shè)備在起動瞬間�(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,還會引起開關(guān)跳脫、引起誤動作�
6、保�(hù)電器
電流中含有的諧波會產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)�,改變電器動作特性,引起誤動�,甚至改變其操作特性,或燒毀線圈�
7、計量儀�
計量儀表因為諧波會造成感應(yīng)盤產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)距,引起誤差,降低精度,甚至燒毀線圈�
8、其�
高次諧波還會對電�、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)生誤動作,另外還會對照明�(shè)備產(chǎn)生影��
為了便于諧波的計量和管理,在實際工作中常需用數(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�、諧波含量、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)量的一個指�(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比,稱為電壓正弦波形畸變�,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��
高次諧波的對�,從�(shè)計制造角度:選用IGBT功率元件,空間電壓矢量控�,多相疊�,例如六相,十二�,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�。從使用安裝角度:采用�(jìn)線AC電抗器,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�,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�;電源線和信號線單獨(dú)敷設(shè),避免交�,不能避免時,必須垂直交叉,不能平等敷設(shè);信號線屏蔽層不接到電機(jī)或變頻器的地,而應(yīng)該接到控制線路的公共端;必要時可采用零序電抗�、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響。以上諸多措�,只是選其中幾項即可,按�(xiàn)場具體條�、情況而定�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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