谐波电流与谐波阻抗的估算

《谐波电流与谐波阻抗的估算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、谐波电流与谐波阻抗的估算工业与建筑电气系统谐波问题之二1引言谐波电流的估算有时是很困难的，因为影响谐波电流大小的因素很多，例如有功负荷的大小，变流器的类别和控制要求等等，而某些情况，甚至无法估算，例如电弧炉、弧焊机等，这就只有等待设备运行后的谐波测量。但从下面的分析中可以看出变流器发射的谐波电流还是有一定的规律的。如果变电所的负荷中，变流设备占了一定的比重，估算出谐波骚扰量和系统阻抗，就可以考虑谐波治理的予案；又如民用建筑中，单相负荷电流若包含有零序谐波成分(3次及3的倍数次谐波)，可能对中性及开关的第4级带来麻烦。总之，估算可能并不准确，但它是治理谐波的基

2、础。最近，施耐德公司为了确定谐波电流的大小可提供专用的选型软件，但要选型者提出设备参数。因此知道估算谐波电流就一定知道所提供的设备参数的用意，即设备参数和谐波电流大小的关系。2谐波源分类[1]2.1工厂设备的低频骚扰概述在讨论谐波源之前，先简述低频传导骚扰源见表1。表1低频传导骚扰源一览表2.2谐波源分类(1)半导体变流器表2单相移相调压交流控制器谐波电流ihmax/i1max半导体器件是可控的，例如晶闸管(scr),也可以是不可控，例如二级管，这些变流器又可分为三类，它们有各自单独的谐波发射规律。l交流控制器移相调压，输出仍是交流，正弦波被切出一部分，因而

3、输出不是正弦波，有效值随移相角增大而变小，白炽灯调光器，取暖炉和电炊具控制器输出电流。典型设备如软a启动器，白炽灯调光器，取暧炉和电炊具控制器等，有三相也有单相的，常用电功率器件为晶闸管反并联或双向晶闸管。另外还有一种是通断调压，输出的每个交流正弦波是完整的，但不足50hz，按比例被切去了一部分周波，例如剩下的周波数若为40hz，则输出电功率为80%，可用于控制电阻炉加热的温度。输入线电流的谐波成分减少，但50hz附近的间谐波量增加，本文对此不讨论。l直流输出用电感滤波的整流桥，从交流侧发射出的谐波具有电流源的性质，也可称为电流型谐波源。整流桥可以是不可控的

4、二级管，也可为晶闸管，最常见的设备为电冶金电化学直流电源、直流调速装置等。l直流输出用大电容滤波的整流桥，则交流侧谐波具有电压源的性质，也可称为电压型谐波源，最常见的设备为pwm变频器(逆变器的输入整流桥为大电容滤波)，ups以及大量的要用上直流日用电器，它们大都是用交流电源经整流(大电容滤波)，再经pwm变成各种不同直流电压且可以稳压的直流电源。(2)电阻决定于电流的非线性阻抗典型设备为交流电弧炉，交流弧焊机，荧光灯(直接接入交流电源的)，气体放电灯。(3)饱和电抗的投入可产生瞬态谐波，例如电动机，变压器的投入，有电容时也可产生瞬态谐波。3变流器谐波发射量

5、的计算直流整流装置已有较长的应用历史，电冶金电化学用大功率整流装置屡见不鲜，因此电流源谐波量的计算技术应该比较成熟。移相调压交流控制器电路及其原理相对较简单，谐波量的计算也较容易。但采用大电容在直流侧滤波的整流装置由于采用pwm技术的变频调速大量应用致使其用电容量的比重逐步增加，电压源谐波的计算才受到了重视，同时在商、住、办公楼的建筑中也有数量很多(虽然单台功率很小)的电压型谐波源，而且是单相交流220v，它带来了不少新问题。总之，电压型谐波量的计算在国内发表的论文，笔者知之甚少。它需要复杂的理论分析和试验验证，可能就是难点所在。比较醒目并易于购得的书籍是文

6、献[2]，据该书“前言”介绍，该书作者承担了国家自然科学基金重点项目“复杂供用电系统谐波基础理论及其综合防治研究”，该书是该项研究的一部分，以其对我国公用电网的谐波控制和无功补偿作出贡献。对从事工程设计的电气工程师来说，欲获得谐波基础理论知识，这是一本好书，内中也有不少实用资料如曲线和表格，但要满足设计工作需要，最好和iec的标准结合起来，后者更关注实用知识和资料如文献[1]等，特别是有关三相电压源谐波量的计算等，在文献[2]中介绍尚不充分。下面介绍的资料主要来自文献[1]，由于资料内容多，本文对某些内容只能简要介绍，欲知详情，只有参考原资料。3.1移相调压

7、型交流控制器(1)单相由表2可直接查得交流输入侧谐波电流相对值表2中ihmax—可能的谐波电流最大值，因为谐波电流的大小和移相角α有关，以3次谐波为例，在移相角α=90°最大，达到0.318。但此次的基波电流不是最大值而是0.6左右(表中未示出，可查文献[2]的曲线)。r=负载的电阻（1）式中:r、x—负载的电阻、电抗；xl—电源系统的电抗。(2)式中:ul—线路输入电压，如220v。3次谐波中第2行为αw/φh，其中αw—谐波电流最大时的移相角；φh—该次谐波相角（在α为αw时）。上表中的数据，和文献[2]的分析及曲线是相一致的。(2)三相如果负载电压是2

8、20v且不平衡，那么，中性线上就会流过基波的三相不平