专家教您识别谐波源负载

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2015-12-08分享加入收藏关注：-

工业、商业、医疗领域设备的种类繁多，哪些设备是谐波源负载？哪些设备不是谐波源负载？掌握识别谐波源负载的方法十分重要。当电网上的谐波源负载较多时，就要考虑谐波控制及谐波治理方案。

从理论上讲，看一个负载是否产生谐波，就是看它的电压与电流是否是线性关系。如果不是线性关系，就是谐波源。按照这个原则就能区分出所有的谐波源负载。实际上，常见的谐波源主要是两类，整流电路和相控调功电路。

整流电路广泛应用在变频器、中频炉、直流电机驱动器、UPS电源，以及各类电子设备的场合。相控调功电路电路是采用可控硅调整导通角来控制灯光的强弱或电炉的温度。需要注意的一点是，二极管构成的整流电路本身并不会产生严重的谐波，只有当整流电路的后面连接了纹波滤波电容以后，才会产生严重的谐波电流。很多教科书中，在分析整流电路产生的谐波电流时，没有考虑滤波电容的情况，这与实际情况相差很远。

为了简化对问题的分析，我们从单相整流电路的分析开始，三相整流电路产生谐波电流的机理与此相同。

图1所示的是一个带滤波电容的单相整流电路，大部分整流电路中都包含这个电容，否则直流电压的纹波很大。电容上电压保持在接近交流电峰值的电平。当交流电的电压低于电容上的电压时，电网上没有电流流入负载。这时，负载的电流由电容供给，随着输出电流，电容的电压开始降低，在某个时刻，交流电的电压会高于电容上的电压，这时，电网上才会有电流流入电容（给电容充电，使电容上的电压升高）和负载中。因此，电网仅在接近电压峰值的时刻向负载输入电流，电流的形状为脉冲状，如图1所示。根据傅里叶分析，这种脉冲状电流中包含了丰富的谐波成分。

                                                                                                                       图1 单相整流器的电路与电压、电流波形

同样的道理，3相整流器也会产生谐波电流，但是这时对应每个基波的波峰，不是一个脉冲电流，而是两个脉冲电流，如图2所示。无论单相整流器还是三相整流器，它们的电流波形都发生了畸变，不再是正弦波电流，因此包含了谐波成份。

                                                                 

                                                                                                          

                                                                                                           图2 三相整流器的电路与电压、电流波形

带有滤波电容的整流器从电网吸取脉冲电流。单相整流电路在每个交流电周期内，产生两个脉冲电流，称为2脉整流器；对于3相整流电路，每个周期产生6个脉冲电流，称为6脉整流器。除此以外，还有12脉整流器、18脉整流器等。整流器所产生的谐波的种类与整流器脉数有关，具体关系如下：

                  M = PN ±1

           式中：

                             M = 整流器产生的谐波次数

                             P = 整流器的脉数

                             N取自然数。

                                                                               

                                                                                                                     图3 典型信息设备的电流波形

图4是变频器的输入电流波形与电压波形，图中的双峰波形时电流波形，其中包含了丰富的谐波成分，主要是5次和7次谐波。

图4 变频器的谐波电流波形

在分析一台设备是否是谐波源时，只要看它的电源输入电路是否为整流电路，或者晶闸管调功电路。如果是，就要考虑控制谐波电流以及谐波治理方案。

对于单相设备，可以使用LBSPHF单相谐波滤波器。LBSPHF单相谐波滤波器是专门为了电脑等信息设备开发的谐波治理装置，能够有效减小3次以上的各次谐波电流，消除3次谐波电流导致的零线过热引起的火灾隐患。还能保护电脑等设备免受雷电的伤害，是现代化办公环境中理想设备。

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