1、谐波如何产生范文 答。向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。 谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶（m.fourier）分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次谐波。在平衡的三相系统中，由于对称
2、关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对称或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，如果5
3、，7，11，13次等。如直流侧电流波纹较大，那么5次谐波幅值将增大，其余各次谐波幅值将减少。当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可使3次谐波的剩余分量（最多可达20%）进入电网。 第二篇。谐涉及干扰的产生采用变频器驱动的电动机系统，因其节能效果显著、调节方便维护简单、网络化等特点，而被越来越多地应用，但它的非线性、冲击性的用电方式，带来的干扰问题也倍受人们的关注。对于一台变频器
4、来讲，它的输入端和输出端都会产生高次谐波，输入端的谐波还会通过输入电源线对公用电网产生影响。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。 谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶（m.fourier）分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以区分为偶次谐波与奇次谐波，第 3、 5、7次编号的为奇次谐波，而 2、 4、 6、8等为偶次谐波，如基波为50hz时，2次谐波为20230hz，3次谐波那么是150hz。
5、一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n次谐波，例如 5、 7、 11、 13、 17、19等，变频器主要产生 5、7次谐波。 3谐波的产生 从结构上来看，变频器有间接变频器和直接变频器之分。间接变频器将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流。而直接变频器是将工频电流直接变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节。它的每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆电路。正反两组按一定周期相互切换，在负荷上就获得了交变输出的电压u0，u0的幅值决定于各
6、整流装置的控制角，频率决定于两组整流装置的切换频率。目前应用较多的还是间接变频器。 间接变频器有三种不同的结构方式。（1）用可控整流器变压，用逆变器变频，调压和调频分别是在两个环节上进行，两者要在控制电路上协调配合；（2）用不控整流器整流斩波器变压，用逆变器变频，这种变频器整流环节用斩波器，用脉宽调压；（3）用不控整流器整流，用pwm逆变器变频，这种变频器只有采用可控关断的全控式器件（如igbt等），输出波形才会非常逼近正弦波。 无论哪一种变频器，都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件，不管采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这
7、种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅里叶级数分析可知，这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。 4谐波的危害 一般来讲，变频器对容量相对较大的电力系统影响不很明显，而对容量小的系统，谐波产生的干扰就不可无视，它对公用电网是一种污染。谐波污染对电力系统的危害是严重的，主要表现在： （1）谐波对供电线路产生了附加损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费；由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的三次谐波流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏； （2）谐波影响各种电
8、气设备的正常工作。对如发电机的旋转电机产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声；对断路器，当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的didt，这将使开断困难，并且延长故障电流的切除时间； （3）谐波使电网中的电容器产生谐振。工频下，系统装设的各种用途的电容器比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁； （4）谐波引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述危害大大增加，甚至引起严重的责任事故； （5）谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差；
9、谐波对其他系统及电力用户危害也很大：如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丧失信息，使通信系统无法正常工作；影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低；设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。 5谐波的抑制 变频器给人们带来极大的方便、高效率和巨大的经济效益的同时，对电网注入了大量的谐波和无用功，使供电质量不断恶化。另一方面，随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用，人们对公用电网的供电质量要求越来越高，许多国家和地区已经制定了各自的谐波标准。我国也分别于1984年和1993年通过了“电力系统谐波管理规定和“gb/t-14549-93标准，用以限制供电系统及用电设备的
10、谐波污染。 抑制谐波的总体思路有三个：其一是装置谐波补偿装置来补偿谐波；其二是对电力系统装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控为1；其三是在电网系统中采用适当的措施来抑制谐波。具体方法有以下几种： （1）采用适当的电抗器。变频器的输入侧功率因数取决于装置内部的ac/dc变换电路系统，可利用并联功率因数矫正dc电抗器，电源侧串联ac电抗器的方法，使进线电流的thdv大约降低30%50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右； （2）装设有源电力滤波器。除传统的lc调试滤波器目前还在应用外，当前抑制谐波的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流
11、，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、 方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波电流。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，其特性不受系统的影响，无谐波放大的危险，因而倍受关注，在日本等国已获得广泛应用； （3）采用多相脉冲整流。在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方法。12相脉冲整流的thdv大约为2023%15%，18相的为3%8%，完全满足国际标准的要求。其缺点是需要专用变压器，不利于设备的改造，本钱费用较高； （4）使用滤波模块组件。目前市场上有很多专门用于抗传导干扰的滤波模块或组件，这些滤波模块具有较强的抗干扰能力，同时还具有防用电器本身的干
12、扰传导给电源，有些还兼有吸收尖峰电压的功能，对各类用电设备大有益处； （5）开发新型的变流器。大容量的变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术。几千瓦到几百千瓦的高功率因数整流器主要采用pwm逆变器可构成四象限交流调速变频器，这种变频器不但输出电压、电流为正弦波，而且输入电流也为正弦波，且功率因数为1，还可以实现能量的双向传递，代表了这一技术的开展方向； （6）选用d-yn11接线组别的三相配电变压器。三相变压器中把高压侧绕组接成三角形，低压绕组为星型且中性点和“11连接以保证相电动势接近于正弦形，从而防止了相电动势波形畸变的影响。此时，由地区低压电网供电的220v负荷，线路电流不会超过30a
13、，可用220v单相供电，否那么应以220/380v三相四线供电； 减少或削弱变频器谐波的方法还有： （1）在变频器与电动机之间增加交流电抗器，以减少传输过程中的电磁辐射； （2）使用具有间隔层的变压器，可以将绝大局部的传导干扰隔离在变压器之前； （3）采用具有一定消除高频干扰的双积分a/d转换器； （4）信号线与动力线分开配线，尽量使用双胶线降低共膜干扰； （5）选用具有开关电源的仪表等低压电器； （6）在使用单片机、plc等为核心的控制系统中，在编制软件的时候适当增加对检测信号和输出控制局部的软件滤波，以增加系统自身的抗干扰能力。 6小结 变频器的使用给人们带来了极大的方便和巨大的经济效益，
14、它必将更为广泛地使用，但是由于它特有的工作方式，给公用电网带来了一定的破坏，成为电网主要污染源之一，所以，分析和研究抑制谐波的方法将成为一个非常重要的课题。 作好信号线的抗干扰 信号线承担着检测信号和控制信号的传输任务，毋庸置疑，信号传输的质量直接影响到整个控制系统的准确性、稳定性和可靠性，因此做好信号线的抗干扰是十分必要的。 对于信号线上的干扰主要是来自空间的电磁辐射，有常态干扰和共模干扰两种。常态干扰的抑制常态干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号，这种干扰大多是频率较高的交变信号，其来源一般是耦合干扰。抑制常态干扰的方法有：（1）在输入回路接rc滤波器或双t滤波器。 （2）尽量采用双积分式
15、a/d转换器，由于这种积分器工作的特点，具有一定的消除高频干扰的作用。 （3）将电压信号转换成电流信号再传输的方式，对于常态的干扰有非常强的抑制作用。 共模干扰的抑制共模干扰是指信号线上共有的干扰信号，一般是由于被测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差所制，这种干扰在两条信号线上的周期、幅值根本相等，所以采用上面的方法无法消除或抑制。对共模干扰的抑制方法如下： （1）采用双差分输入的差动放大器，这种放大器具有很高的共模抑制比。（2）把输入线绞合，绞合的双绞线能降低共模干扰，由于改变了导线电磁感应e的方向，从而使其感应互相抵消，如图6示。 （3）采用光电隔离的方法，可以消除共模干扰。 （4）使用屏蔽线时，屏蔽层只一端接地。因为假设两端接地，由于接地电位差在屏蔽层内会流过电流而产生干扰，因此只要一端接地即可防止干扰。无论是为了抑制常态干扰还是抑制共模干扰，都还应该做到以下几点：（1）输入线路要尽量短。 （2）配线时防止和动力线接近，信号线与动力线分开配线，把信号线放在有屏蔽的金属管内，或者动力
