WT230-谐波测量

谐波的危害及其抑制措施

谐波的危害及其抑制措施中国联通苏州分公司柳振伟摘要：本文对谐波的概念及产生原理、谐波产生的问题作了较为详细的描述，并对目前解决谐波问题的措施作了分析。关键词：交频器；谐波危害；抑制谐波措施一、概述理想状态下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率(在我国工业用电频率以50Hz 为基波频率)整数倍的正弦波分量，又称为高次谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备(又称为非线性负荷)供电的结果。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。因此，谐波是电力质量的重要指标之一。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。谐波频率是基频率波的整倍数，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I 区分为偶次与奇次性，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lOOHz，3次谐波则是150Hz。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±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变。（相对于基波的24%和9%），如下图所示。图1 基波和谐波图2 失真波形谐波的危害表现为引起电气没备(电机、变压器和电容器等)附加损耗和发热，使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏，从而降低继电保护、控制、以及检测装

有关功率分析仪的谐波测量技术解析

有关功率分析仪的谐波测量技术解析几乎所有的功率分析仪都有谐波测量功能，有的支持40次，有的支持100次，有的支持128次，这个值是不是越大就越好呢？这个功能又用在哪些测试领域呢？常规谐波测量，IEC谐波测量以及FFT都是与谐波有关的，他们之间有何区别，实际使用过程中又该如何选择呢？谐波测量的重要参数THD说明说到谐波，我们首先关注的参数就是THD(总谐波畸变率)，总谐波畸变率就是各次谐波的均方根值除以基波值（有时候是除以总波值叫THF），其值以百分比方式显示。从上面的计算公式我们可以看出，除数基波值是基本不变的，但是被除数各次谐波的均方根值，则随着谐波次数的增多而增大。也就是说，用于计算THD 的谐波次数越大，THD值就越大。而谐波次数越多测试出来的THD值离真实值就越接近。接近真实值有什么用呢？那需要测试多少次谐波的THD值才算比较接近真实值呢？

THD就是告诉你，被测信号里面含有多少谐波成分，是否足够“纯净”。我们的常识里面谐波就是危害很大的，几乎没有好处（谐波当然也可以废物利用，比如供电线融冰），THD的真实值可以最准确的告诉我们，被测信号的“纯度”，就像饮用水里面各种成分的含量一样，谐波就像水里面的漂白粉、重金属、有机物成分等，我们当然希望了解我们的饮用水里面所有各种成分的含量。PA6000最高支持256次谐波，让你看到信号里面的各种”成分”。希望总是美好的，但现实总是残酷的。由于国内大部分仪器都只能测试40次或以内的谐波，所以目前国内的THD测试标准还是沿用比较落后的40次。不同的谐波测试次数又有什么区别呢？测试40次与测试256次的差异就像，测试饮用水的成分，测试40次只检测了漂白粉的含量；测试256次则除了除漂白粉外，还检测了铜、铁、钠、钾、氨、氰化物等的含量。欧美的一些最新标准已经开始沿用64次谐波的测量标准，德国并网逆变器谐波测量的最新要求已经达到178次。谐波测量次数越来越高将是谐波测量领域的发展趋势，选择PA6000就是占领谐波测量的制高点！谐波既然这么重要，那谐波是如何测量出来的呢？谐波测量的核心是时域到频域的转换。离散傅里叶变换（DFT）是对数字信号进行时域到频域转换，而高效进行DFT的方法就是快速傅里叶变换（FFT）。 PA6000的谐波测量与示波器的FFT有什么区别呢？示波器的FFT运算是通过采集周期中的某一段数据进行运算并显示结果，用于运算的数据仅仅是所有数据里面的某一部分；而PA6000在谐波测量模式下，所有采集到的数据都用于FFT运算，所以能够测量出谐波在任何时刻的变化！这

基于有源滤波器和FFT的电力系统谐波检测方法研究本科毕业设计论文

毕业设计论文题目：基于有源滤波器和FFT的电力系统谐波检测方法研究

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

谐波电流及抑制

一.谐波电流一般来说, 理想的交流电源应是纯正弦波形, 但因现实世界中的输出阻抗及非线性负载的原因, 导致电源波形失真。近年来整流性负载的大量使用, 造成大量的谐波电流, 也间接污染了市电, 产生电压的谐波成份. 另外一些市售的发电机或UPS本身输出电压就非纯正弦波, 甚至有方波的情形, 失真情形更严重, 所含谐波成份占了很大的比。 1.谐波的危害谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 2.谐波是怎么产生的一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。

二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流%。三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。

谐波测量

全光学互感器的谐波测量应用技术采用电容分压器作为谐波电压传感器，信号经过高速数字化处理，发送到二次单元进行计算处理。本文经比较分析并结合实际，选择了操作性和实用性较强的快速傅里叶变换法作为谐波测量的分析方法，并且对谐波测量中普遍存在的频谱混叠和频谱泄漏问题进行了分析，提出了在测量算法上避免和减少上述两个问题的方法。[1] 光学电压互感器（OVT）的主要原理是利用光学晶体在外加电场的作用下，所产生 Pockels 效应、Kerr 效应等。当一束光射入某些处于电场中的光学晶体时，其出射光为有一定相位差的两束光，而这个相位差与光学晶体所处的电场强度成正比。测出此相位差，就能知道电场强度，达到测量电压的目的。光学电压互感器的优点在于：高压侧与低压侧达到了完全的电气隔离，适用于高压电网中；光信号不受电磁干扰；重量轻；用光纤传送信号，可供数字化的二次设备直接使用。但是光学晶体受温度影响较大，可靠性较差，这是目前待解决的问题。电力系统中谐波的定义为：谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波的整数倍。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为分数次谐波。谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固

定的频率以及规定的电压幅值，谐波电压的出现，是本应单一而固定的电力信号产生畸变，变为多样且变化的信号，对公用电网来说是一种污染。（1）谐波的产生。 ①发电机是电源的始发端，受限于加工工艺及机械工艺的水平，发电机的绕组和铁芯很难做到绝对的对称和均匀，那么发电机所发出的电就会有谐波成分。配电中的变压器铁芯饱和，磁化曲线非线性，也会引起谐波。这是电源本身质量不高引起的谐波。②各大电力公司为改善功率因数，大量使用的电容器组，电力电子装置中的整流装置、变频调速装置、电弧炉等都是谐波产生的源。由于电力电子技术的快速发展，非线性负载比例增加，工业和民用中大量的电力电子设备的运用，电力电子设备成为了主要的谐波源。（2）谐波的危害 ①在电网的发电、输电中，谐波引起发电机、变压器等输变电设备产生谐波损耗（铜、铁损耗等）、噪声和机械振动，降低发电、输电和用电的效率。②无功补偿电容器使谐波电流放大，引起电容器过电压或者过负荷而烧毁。③谐波会在电缆上产生集肤效应，使电缆绝缘寿命缩短，同时熔断器等对发热效应很敏感的设备会严重受损。④谐波会引起继电保护和自动装置的误动作，电力测量仪表产生误差，在局部会造成并联和串联谐振，谐波量被严重放大，引起电网的

谐波检测电路设计

谐波检测电路设计对于有源电力滤波器(APF)而言，实时准确地检测出谐波电流是非常关键的，它的快速性、准确性、灵活性以及可靠性直接决定APF的补偿性能。设计的谐波检测电路检测出的多路模拟信号会有一定的延迟性，这会大大影响APF计算谐波的精确性和准确性。本文中谐波检测装置所用的AD7656具有6路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度高。以上优点弥补了目前APF中谐波电流检测技术的缺陷，而且抗混叠滤波器、隔离放大器、过零检测电路、锁相倍频电路的设计增强了检测的精确性。 1 装置整体运行原理及相关算法 1．1 装置运行原理图1为并联型有源电力滤波器的原理结构框图。图中，交流电网对非线性负载电，非线性负载为谐波源，产生谐波并且消耗无功功率。有源电力滤波器由4部分组成：谐波电流检测电路、电流跟踪控制电路、主开关器件驱动电路和主电路。谐波电流检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法，根据有源电力滤波器的补偿目的检测出负载电流中的谐波分量，同时还要检测直流侧母线电容电压。然后将这些信号输入电流跟踪控制电路，通过控制算法生成一系列PWM信号，以此作为补偿电流的指令信号。这些信号经过电平转换后输入主开关器件驱动电路，驱动主电路中的主开关器件。此时，APF产生并向电网注入补偿电流，该电流与非线性负载电流相位相反，幅值为负载电流中的谐波分量，从而达到滤波目的。有源电力滤波器检测模块的工作框图如图2所示。6路电流信号包括三相电流ia、ib、ic以及由APF发出的补偿电流，这6路电流信号经霍尔电流传感器变换后，在高精度取样电阻上形成与原信号成比例的电压信号，霍尔电流传感器采用LEM公司生产的LA55-P，采用这种霍尔传感器加高精度取样电阻的方式，可以获得更好的抗干扰能力，模拟信号变换的精度更高。直流母线电压信号经霍尔电压传感器变换后，由于对直流母线电压的精度要求不高，就不再进行信号调理而直接进入A／D芯片的模拟信号输入通道。 A／D采样启动信号也可以由DSP内部的定时器发出，但是由于电网频率会有所波动，而定时器的计时周期并不会随电网的频率变化而变化，使用内部定时器作为A／D启动信号时，会影响到瞬时无功算法的精度，使用了锁相倍频电路发出的12．8 kHz方波作为A／D 芯片采样控制信号。在谐波计算当中，需要用到采样点的电角度所对应的正、余弦值，由于将电网频率256倍频，也就是在一个电网电压信号周期内要采256个点，每个点对应角度的正、余弦值已经计算出来，并存储到了非易失性铁电存储器当中。每次DSP启动后，会预先把正、余弦表从铁电存储器中读取到内存中，节省查表时间。

谐波测量基本原理

谐波测量基本原理目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。同步采样法顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。频率重心法使用足够高的采样频率(一般大于4倍基波频率)即可满

足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小;而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。简单对比基于以上实现原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期计算简单。PLL中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限，因此在基波频率较高时，同步采样法一般无法支持;同样是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL就无法同步基波采样，谐波分析结果也就完全错误。频率重心法不需要额外滤波器，采样器件可工作在支持的最高采样频率，使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围，而为了消除泄漏的影响，需要使用更多的数据进

基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)

电力系统谐波抑制的仿真研究目录１绪论…………………………………………………………………………… 1．1 课题背景及目的………………………………………………………… １．2国内外研究现状和进展………………………………………………… 1.2．１国外研究现状 …………………………………………………… 1．２.１国内研究现状 …………………………………………………… 1.3 本文的主要内容…………………………………………………………… ２有源电力滤波器及其谐波源研究……………………………………………… 2.1 谐波的基本概念………………………………………………………… 2.1.1 谐波的定义……………………………………………………… 2.1.2谐波的数学表达………………………………………………… 2.1．3电力系统谐波标准………………………………………………… 2.２谐波的产生……………………………………………………………… ２．3 谐波的危害和影响……………………………………………………… ２.4 谐波的基本防治方法…………………………………………………… 2.5无源电力滤波器简述…………………………………………………… 2.6 有源电力滤波器介绍…………………………………………………… 2.６.１有源滤波器的基本原理．……………………………………… 2.6．２有源电力滤波器的分类.……………………………… 2.７并联型有源电力滤波器的补偿特性…………………………………… 2.7．１谐波源………………………………………………………… 2.７．2有源电力滤波器补偿特性的基本要求…………………………… ２.7.３影响有源电力滤波器补偿特性的因素…………………………… 2．7.4并联型有源电力滤波器补偿特性……………………………… 2.８谐波源的数学模型的研究……………………………………………… ２.8.1 单相桥式整流电路非线性负荷………………………………… 2.8.2 三相桥式整流电路非线性负荷.………………………………… ３基于瞬时无功功率的谐波检测方法…………………………………………… 3．1谐波检测的几种方法比较…………………………………………… 3.２三相电路瞬时无功功率理论…………………………………………… ３．２.１瞬时有功功率和瞬时无功功率……………………………………… 3.2．2瞬时有功电流和瞬时无功电流……………………………………… 3.3 基于瞬时无功功率理论的p q -谐波检测算法．…………………… 3.４基于瞬时无功功率理论的p q i i -谐波检测法.…………………… ４并联有源电力滤波器的控制策略…………………………………………… 4.1并联型有源电力滤波器系统构成及其工作原理………………………… ４.2并联有源电力滤波器的控制研究.……………………………… ４．２.１并联有源电力滤波器直流侧电压控制…………………… 4．2．2有源电力滤波器电流跟踪控制技术…………………………… 4.2．２．1 P ＷM 控制原理………………………………………… ４.2.２.2滞环比较控制方

一文教你读懂谐波测量方法

一文教你读懂谐波测量方法来源：仪商网在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。谐波测量基本原理目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。同步采样法顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调

整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。频率重心法使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小；而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。简单对比基于以上实现原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期计算简单。PLL 中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限，因此在基波频率较高时，同步采样法一般无法支持；同样是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL 就无法同步基波采样，谐波分析结果也就完全错误。频率重心法不需要额外滤波器，采样器件可工作在支持的最高采样频率，使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围，而为了消除泄漏的影响，需要使用更多的数据进行傅里叶变换。所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的计算量。另外，重心法需要使用至少两根谱线，而且受窗函数主瓣宽度限制，频率重心法所能支持的频率下限只能达到频率分辨率的三倍以上。由于频率重心法没有反馈过程，不依赖于信号，模拟电路实现简单，理论上只要采样率和使用的数据点足够，就能得到正确的结果。特别地，因为同步采样需要硬件电路，受限与成本与体积，大部分测量仪器只支持一到两个PLL源，而频率重心法无此限制，甚至可任意定义基波源（对应于PLL源，用于确定基波）。应用实例

电网谐波测量

1 绪论随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波的问题，因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。所以，面对我国目前电网结构薄弱和输配电技术普遍存在的技术手段的落后、自动化水平低的现状，针对电压质量和谐波问题，研究电网谐波治理问题和无功补偿新技术及新装备，具有十分重要的理论和现实意义[3]。 1．1 谐波的定义 “谐波”这一名词起源于声学，在声学中谐波表示一根弦或一个空气柱以基波频率的倍数频率振动。电气学中所谓电网谐波，就是电网正弦电压波形畸变后，其波形可以按傅立叶级数进行分解，除了基波（50HZ）之外，还有一系列频率为基波频率整数倍的正（余）弦波，这些正（余）弦波称之为谐波。正是由于这些谐波注入了电网，就使得电网电压波形畸变[14]。 1．2 谐波的危害电网谐波的危害主要有以下几点： 1、相同频率的谐波电压余谐波电流要产生同此谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网容量。 2、高次谐波能使电容器出现过电流与过负荷，温度增高，寿命减少，甚至出现发热、鼓肚、击穿或爆炸事故。同时在电压已经畸变的电网中，电容器的投入，还可能使电网的谐波加剧（谐波放大现象）。 3、谐波往往引起继电保护不工作或误动作，从而造成设备与系统的事故，尤其是半导体继电保护与整流型继电保护更为严重。

4、谐波能增大仪表的计量误差，干扰通讯网络的正常工作。 5、电机中有谐波电流，且频率接近某个零件的固有频率时，使电机产生机械振动并发出很大的噪声。 6、谐波对人体有影响。从人体生理学来看，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转。其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的磁辐射就会直接影响人的脑磁场和心磁场。 1．3 谐波的产生电网谐波来源于三个方面：其一是发电源质量不高产生谐波；其二是输电网产生谐波；其三是用电设备产生的谐波。其中以电气设备产生的谐波最多，具体情况如下： 1、整流设备。由于晶闸管整流的广泛应用（如电力机车的、路电解槽、电池充电器等），给电网造成大量的谐波。统计表明：由于整流装置产生的谐波占所有谐波的40%左右，这是最大的谐波源。 2、电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三项电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃料不稳定，引起三项负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的△形连接线圈而注入电网。其中主要是2～7次的谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达45%。 3、电力变压器。由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济型，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波，其次谐波电流可达额定电流的0.5%。另外变压器空载合闸时出现的涵流中也含有大量的谐波量。 4、家用电器。如电视机、录像机、电子调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波；在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能是波形改变。

示波器使用简易说明

实验常用电子仪器的使用一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器等的主要性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法二、实验仪器 1、函数信号发生器EE1641C 2、DS1062E-EDU数字示波器 3、高级电路实验箱三、实验原理初步了解示波器面板和用户界面 1. 前面板:DS1000E-EDU系列数字示波器向用户提供简单而功能明晰的前面板, 以进行基本的操作。面板上包括旋钮和功能按键。旋钮的功能与其它示波器类似。显示屏右侧的一列 5 个灰色按键为菜单操作键(自上而下定义为 1 号至 5 号)。通过它们,您可以设置当前菜单的不同选项;其它按键为功能键,通过它们,您可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。

电压参数的自动测量 DS1000E-EDU, DS1000D-EDU 系列数字示波器可自动测量的电压参数包括峰峰值、最大值、最小值、平均值、均方根值、顶端值、低端值。下图表述了各个电压参数的物理意义。电压参数示意图峰峰值(Vpp):波形最高点至最低点的电压值。最大值(Vmax):波形最高点至 GND(地)的电压值。最小值(Vmin):波形最低点至 GND(地)的电压值。幅值(Vamp):波形顶端至底端的电压值。顶端值(Vtop):波形平顶至 GND(地)的电压值。

底端值(Vbase):波形平底至 GND(地)的电压值。过冲(Overshoot):波形最大值与顶端值之差与幅值的比值。预冲(Preshoot):波形最小值与底端值之差与幅值的比值。平均值(Average):单位时间内信号的平均幅值。均方根值(Vrms):即有效值。依据交流信号在单位时间内所换算产生的能量,对应于产生等值能量的直流电压,即均方根值。 2、函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20VP －P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。例一:测量简单信号观测电路中的一个未知信号,迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。 1. 欲迅速显示该信号,请按如下步骤操作: (1) 将探头菜单衰减系数设定为1X,并将探头上的开关设定为1X。 (2) 将通道1的探头连接到电路被测点。

谐波工作原理

谐波工作原理 1.什么是电力谐波理想上，电力系统只供应纯基波成份之无污染正弦波形，其电源频率仅50Hz（或60Hz）。但现代诸多工业或信息设备均为非线性负载，其负载电流波形并非纯正弦波，畸变的波形中可被分析出许多整数倍于基波频率的成份，这些基频以外之交流周期性波形即称为谐波。若其频率为基波的n倍，则称之为n次谐波，如250 Hz为50 Hz的5倍则称为5次谐波。 1 其中K1为基波成份之有效值 Kn为各谐波成份之有效数值（n分别为2, 3…） K1 is rms of fundamental wave. Kn is rms of each single harmonic. (n = 2, 3 …) 欲表示某单一谐波之污染量，则可采用 Single harmonic distortion can show as below SHDn(%) = Kn ? 100% K1 2.电力谐波的影响当谐波严重污染电力系统时，除影响系统供电品质外，亦可能破坏电力设备或影响设备之正常运转，如功因改善电容器打穿，变压器及电缆过载或绝缘破坏等事故；当电力系统中电压闪烁污染严重时，会造成日光灯或白炽灯等灯具光度的闪变，使人的眼睛产生不舒适感觉；当三相负载严重失衡时，造成三相电压不平衡导致感应马达线圈异常过热，或干扰邻近计算机，导致荧光幕扭曲；当雷击或开关、电容器切换时引起之瞬时突波，可能使电力设备因过电压或过电流而发生故障；当雷击、盐害或人为与天灾引起之事故，导致系统电压骤降（Voltage sags）与骤升（Swell），可能造成电力设备欠压或过压，导致保护电驿动作，造成电力中断。故电力品质测量分析与改善技术之研究为当今各国电力公司与工业界工作之重点。谐波存在电力系统中将可能引起若干问题： The effect of harmonic could cause many problems：系统或负载过电压、过电流 System or load over-voltage, over-current. 因集肤效应因而引起的电缆温升破坏及严重降压 Because of skin effect, the temperature of wire cable rise and serious voltage step down. 变压器马达及发电机等的铜损、铁损增加而过温

基于单片机的谐波检测仪的研究.

河北农业大学现代科技学院本科毕业论文(设计) 题目：基于单片机的谐波检测仪的研究学部：工学部专业班级：电子信息科学与技术0801 学号：XXXXXXXXX 学生姓名：XXXX 指导教师姓名：XXXX 指导教师职称：讲师二O一二年六月三日

摘要本文首先介绍了谐波分析算法的理论依据。在广泛使用的FFT算法的基础上，对谐波检测的对象进行数据分析，为系统的设计提供参考数据。本文完成了系统硬件电路的设计和仿真。硬件电路以MCS一51单片机为核心，配以适当的外围接口电路来完成各项功能。主要包括A／D采样电路、数据处理电路(单片机)、D/A转换器。软件设计以快速傅立叶变换(FFT)为主要部分，通过对所采集的数据来测量电参数。进行了相关软件算法的设计，完成每周期256点的离散采样，由单片机进行基2一FFT运算，运算结果可用于63次以下的谐波分析。系统程序采用模块化的设计思想，在软件设计中对每个模块都完成了框图设计和相关的编码设计。关键字：单片机；谐波检测；FFT Abstract This paper first introduced the harmonic analysis algorithm theory basis. In the extensive use of FFT algorithm, on the basis of the object of harmonic detection of data analysis, for the design of the system with reference data. We completed a hardware circuit and the design of system simulation. Hardware circuit to 51 single-chip microcomputer is a MCS, match with appropriate interface circuit to the periphery of the complete all the function. Mainly includes A/D sampling circuit, data processing circuits (SCM), D/A converter. The software design with fast Fourier transform (FFT) as the main part, from all the data to measure electric parameters. Some software algorithm design, complete each cycle of discrete sampling 256 points, by MCU and 2 a FFT calculation, the operation result can be used for 63 times of the harmonic analysis. System programming the modularized design thought, in the software design of each module completed the block diagram design and relevant code design. Key word: single chip microcomputer;the harmonic detection; FFT

示波器的测量

示波器的测量 1.1 示波器的应用 1.实训目的 1﹚掌握示波器、交流毫伏表、音频信号发生器的基本应用。 2﹚掌握示波器观察信号波形和测量直流电压幅度、周期的方法。 2.实训内容 ﹙1﹚示波器的校准 ﹙2﹚利用示波器1khz，0.5Vp-p的方波校准信号作为示波器的输入信号，调出图1-1所示正常波形。 ﹙3﹚将扫描基线移动的格数、垂直偏转因数和稳定电压原指示电压值填入表1-1中。图1-1 表1-1直流电压测量 ﹙4﹚正弦波电压幅度、周期的测量 1﹚用信号发生器产生下表中的输入信号，用示波器测量信号的周期和电压，将测量数据填入表1-2

表1-2 正弦波电压幅度、周期的测量 1.2 示波器的特殊应用 1.用示波器测量脉冲信号的上升时间和下降时间。 1）用函数信号发生器产生频率为20KHz的矩形波脉冲信号。 2）按图1-2连接电阻和电容，组成一个低通网络。图1-2 低通滤波电路 3）因为函数信号发生器输出的脉冲信号上升时间较小，不易测量，所以把脉冲信号通过低通网络后送到示波器测量，以加大脉冲信号的上升时间，便以测量。 4）调节示波器X轴的偏转因素选择开关，尽量使屏幕上突出显示脉冲的上升沿部分或下降沿部分。并配合使用X轴位移旋钮，使对应上升沿10%（或下降沿90%）高度处的测量点对齐X轴的某个刻度线，然后读出对应上升沿90%（或下降沿10%）高度处另一测量点到上一测量点的相对时间值。该相对时间值便是所测脉冲的上升时间（或下降时间）。读数等于刻度个数乘上X轴偏转因数。 5）注意以上操作只有在X轴细调（V ariable）旋钮顺时针旋到底后读数才是正确的。2．用双踪法测量两个信号的相位差 1）先用信号发生器产生一个频率为20KHz的幅度为1V的正弦信号。 2）再按图1-3连接电阻和电容，组成一个阻容延迟网络。信号发生器输出信号一路直接作为信号1送入示波器CH1通道，另一路通过阻容延迟网络后作为信号2 送入示波器CH2通道。由于信号2 通过延迟网络，所以信号2比信号1在时间上要延迟，两个信号之间存在着相位差。图1-3阻容延迟网络

整流器件的谐波抑制仿真

整流器件的谐波抑制仿真：The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution ，in order to solve the harmonic pollution ，active power filter is used. This paper introduces the basic principles of active filter ，and establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis. The results show that the active filter has good compensation characteristic. 0 引言随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来越广泛，电磁环境受到严重的污染，电网谐波污染问题成为一个非常严峻问题。此外电网中使用的异步电动机、变压器和电弧炉等负荷消耗大量的无功功率，若得不到及时补偿将致使电网电压波动、供电设备容量增加、损耗增加。因此，谐波补偿成为当前的一个非常严峻的问题。谐波抑制的手段主要包括无源滤波和有源滤波。无源滤波器是由电容器和电抗器串联而组成的，并且调谐在某种特定的谐波频率，对它所调谐的谐波具有一个低阻抗作用；有源滤波器是产生与其所测得的畸变的谐波电流的相位相反的一组谐波电流，谐波电流因此被抵消并且最终变成一个没有畸变的正弦波。本文中主要介绍并联型有源滤波器的原理，并进行MATLAE仿真和分析。

1并联有源滤波器的工作原理系统的主要组成包括：指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路。Is 为电网提供的电流，il 为负载电流，ic 为有源滤波器的输出电流。基本原理为当需要对非线性负载所产生谐波电流进行补偿时，由检测电路测量出补偿对象负载电流il 中的谐波电流成分iLh ，将它相位相反后当作要补偿电流的指令信号，因此由补偿电流发生电路产生的补偿电流ic 和负载电流中的谐波信号iLh 等大、反相，补偿电流与电网中的谐波和无功电流相消，因此电网的电流和负载的基波电流相等，使的电源电流变为正弦波。 2有源滤波器的Matlab 仿真研究 2.1谐波检测谐波电流检测法有很多，包含用模拟带通滤波器，傅立叶变换谐波检测分析，瞬时无功功率谐波检测等等。本文采用的办法是基于瞬时无功功率的谐波检测法，其基本原理如图2 所示。图2 中： C=sin s t -cos s tcos s t sin 3 t , =■ 1 -1/2 -1/20 ■ 12 -■/2 其中 ia 、ib 、ic 分别为谐波补偿之前 a、b、c 的三相电流，输入电流ia、ib、ic通过C32坐标变换后使其再经过滤波器(LPF)，然后再经过一次C32反变换后就可以得到基波电流分量

用于谐波和间谐波检测的频谱分解法

第２９卷第４期２０１２年８月现　代　电　力Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．２９　Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１２现代电力，２０１２，２９（４）　ｈｔｔｐ：∥ｘｄｄｌ．ｎｃｅｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｄｄｌ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ文章编号：１００７－２３２２（２０１２）０４－００３６－０５文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＭ７１４用于谐波和间谐波检测的频谱分解法覃　浩，杨洪耕（四川大学电气信息学院，四川成都　６１００６５）Ａｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ／Ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎＳｐｅｃｔｒａｌ　ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＱＩＮ　Ｈａｏ，ＹＡＮＧ　Ｈｏｎｇｇｅｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６５，Ｃｈｉｎａ）摘　要：在使用离散傅里叶变换进行电力系统谐波／间谐波分析时，若所分析信号中两频率成分过于密集，就会产生主瓣干扰。本文分析了传统方法在两频率成分发生主瓣干扰时失效的原因，在１０个周波采样长度下，提出一种用于抑制主瓣干扰的改进傅里叶算法：根据频域谱线的相位特性，将两个密集频率成分的傅里叶变换结果拆分成两组谱线，分别对这个两组谱线进行频率、幅值以及相位的校正。计算机仿真算例和实测分析表明，该方法计算简单，能在抑制旁瓣干扰的同时，有效拆分出信号中频率差小于频率分辨率的谐波与间谐波成分，或两个间谐波成分，满足工程精度要求。关键词：离散傅里叶变换；主瓣干扰；谐波；间谐波；向量分解；频谱干扰Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｆ　ｔｗｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｓｉｇ－ｎａｌ　ａｒｅ　ｔｏｏ　ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ，ｍａｉｎ　ｌｏｂｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｗｉｌｌ　ｇｅｎｅｒａｔｅｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｎａ－ｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｈｅｎ　ｍａｉｎ　ｌｏｂｅ　ｉｎ－ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇｏｆ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ　ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ　ＤＦＴｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｒｅｓｔｒａｉｎ　ｍａｉｎ　ｌｏｂｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎｔｅｎ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，Ｂａｓｅｄｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＤＦＴ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｌｉｎｅ，ｔｈｅ　Ｆｏｕ－ｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅ　ｓｐｌｉｔ　ｉｎｔｏ　ｔｗｏ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｇｒｏｕｐｓ　ｏｆ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｌｉｎｅｓ　ｔｈａｔａｒｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　ｐｈａｓｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ－ｌｙ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｒｏａｃｈｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｐｌｉｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａ－ｃｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｍａｉｎ　ｌｏｂｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒ－ｅｎｃｅ；ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｖｅｃｔｏｒ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ；０　引　言由于电网中电力电子等非线性设备的广泛使用，电力系统谐波／间谐波现象及其影响倍受关注［１－３］。离散傅里叶变换（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＦＴ）及其快速算法快速傅里叶变换（Ｆａｓｔ　ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ，ＦＦＴ）是目前电力系统谐波与间谐波分析最常用的工具，但这种算法在信号非同步采样的条件下，频谱离散化会引起短范围泄漏（即栅栏效应），时域截断会产生长范围泄漏，影响信号参数（幅值、相角、频率）计算结果的准确性［４］。在解决非同步采样的问题上，人们采用同步锁相环技术（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ，ＰＬＬ）［５］或时域插值技术［６］来实现对基频信号的同步采样，此时由基波与谐波引起的频谱泄漏已接近于零。但对于含有间谐波的信号而言，由于间谐波频率的不可预知性，采样很难做到对间谐波同步，因此频谱泄漏现象依然存在。加窗插值傅里叶算法［７－１１］能够在非同步采样的情况下通过选用旁瓣较小的窗函数来减小长范围泄漏引起的误差，对ＤＦＴ计算结果使用插值修正算法以减小短范围泄漏引起的误差。但是，当信号中两个频率分量发生主瓣干扰时，上述方法和以往的加窗插值方法都只有通过增加采样长度来减少干扰，但增加采样长度使得分析时间大大增加，且在信号非平稳条件下也是不适用的。本文在ＩＥＣ６１０００－４－７［１２］推荐的１０个基波周期采样长度条件下，提出一种基于频谱分解的电力系