谐波的介绍.ppt

VAVO Information * 谐波的起源及危害 * 1、前言 数据业务（IDC）的迅猛发展； 大型UPS的使用； 空调变频技术的推广； －－－这些都导致了供电系统中的谐波含量不断增大。 －－－不讨论谐波治理，只讨论谐波的起源和具有的危害。 * 2、谐波的起源 什么叫谐波？ 在电力系统中，可以认为除基本波(50Hz)外，任一周期性的讯号，皆称为谐波。频率低于50Hz的称为次谐波，高于50Hz的为高次谐波。 使用电力电子技术的设备是产生谐波的主要原因。 开关型的电源主要是由半导体元件组成的，这些元件轮回地导通和关断，尽管由于电感的存在使这一过程并未产生突变，但造成了交流电源回路的波形强行发生了变化，使得正弦波产生畸变，电流波形不再是正弦波形，造成正弦波电流的失真并从市电电网吸收谐波电流。例如计算机、变频调速器，等等。 其它负载造成的电流失真，主要是因为它们的工作原理，并且也会产生谐波。例如荧光灯、放电灯、电焊机和其它带有磁饱和铁芯的装置。 * 2、谐波的起源 供电电源为负载提供的是50Hz 的正弦波电压，但负载所需要的、由电源提供的电流波形却取决于负载的类型。 1、线性负载 负载吸收的电流是与电压频率相同的正弦波电流，电流与电压之间可能存在着相位差(角度为)；欧姆定律定义了线性负载的电压与电流的比值为一个常系数——负载的阻抗，电流和电压之间的关系是线性的。 例如：标准的白炽灯泡、电加热器、电阻负载、变压器，等等。 这类负载中没有任何有源电子器件，只有电阻(R)、电感(L) 和电容(C)。 * 2、谐波的起源 供电电源为负载提供的是50Hz 的正弦波电压，但负载所需要的、由电源提供的电流波形却取决于负载的类型。 2、非线性负载 负载吸收的电流为周期性的，但不是正弦波电流，电流中因含有谐波而造成波形失真；欧姆定律中定义的电压和电流之间的关系不再有效，因为负载的阻抗在一个周期内是变化的，电流和电压之间的关系不再是线性的了。 * 2、谐波的起源 供电电源为负载提供的是50Hz 的正弦波电压，但负载所需要的、由电源提供的电流波形却取决于负载的类型。 2、非线性负载 负载吸收的电流为周期性的，但不是正弦波电流，电流中因含有谐波而造成波形失真；欧姆定律中定义的电压和电流之间的关系不再有效，因为负载的阻抗在一个周期内是变化的，电流和电压之间的关系不再是线性的了。 事实上，负载吸收的电流是以下电流的合成： l???????? 1）频率为50 或60 Hz 正弦波电流，称为基波电流； 2）各次谐波电流，它们都是正弦波电流，幅值比基波小，但频率是基波频率的整数倍，这个倍数就定义为谐波的次数(例如，三次谐波的频率为3 x 50 Hz)。 * 2、谐波的起源 RCD 负载(电阻、电容、二极管)就是一个例子，大多数电子设备的电源部分都是图中这种电路。 在稳定条件下，只有当瞬时电压超过电容两端的电压后才对电容充电； 从这时起，负载的阻抗很低(二极管导通)，在此之前，阻抗非常高(二极管截止)； 由此可见，非线性负载的阻抗是随电容两端的电压变化的；阻抗不是恒定不变的，且电压和电流也不再是正弦波； 电流的波形非常复杂，可以用傅立叶定理描述为以下项之和： —一个频率与电压频率f 相同的电流，称为基波电流； —其它频率为kf 的电流(k 为1 的整数)，这些电流称为谐波电流； 图提供了电流的大致形状，但只给出了两个谐波电流成份：IH3 和IH5(三次谐波电流和五次谐波电流)，其实实际上还有更多的谐波电流成分。 * 3、谐波的特征 1） 谐波的有效值(rms) 由于各次谐波电流都是正弦波，因此可以测量每次谐波的有效值，但这些正弦波的频率各不相同，为基波频率的整数倍： IH1 为基波成分(50 Hz)； IHk 为谐波成分，其中k 为谐波次数(50 Hz 的k 倍)。 谐波分析就是要确定这些数值。 * 3、谐波的特征 2） 总电流有效值 3 ）各次谐波的含量 每次谐波的含量都可以用一个百分数来表示，即该次谐波电流的有效值与基波电流有效值之比，这个比率就代表了各次谐波的含量水平： * 3、谐波的特征 4 电压和电流的谐波失真度