电流谐波PWHD计算
谐波相关定义以及谐波失真因数相关定义
谐波的相关定义以及谐波失真因数的相关定义
随着变频技术的发展，各种环境下的谐波也是越来越复杂。
了解谐波必须对谐波相关的定义有所了解，本文对谐波的相关定义以及谐波失真因数的相关定义进行简介。
一、与谐波相关的定义
1.谐波频率fn
谐波频率是大小等于电源频率（基波频率）的整数倍的频率；
2.谐波阶数n
谐波频率与电源频率的整数比；
3.谐波分量的均方根值
进行非正弦波波形分析时，某一谐波频率下的分量的均方根值；
4.谐波群的均方根值
时间窗内某一谐波的均方根值与其相邻的频谱分量之和的平方根，从而得到相邻频谱的能量部分与该谐波的能量部分之和。
5.间谐波分量
周期量中具有间谐波频率的正弦分量。
二、与谐波失真因数相关的定义
1.总谐波失真THD
THD：某一指定阶数（H）之前所有谐波分量（Gn）之和的均方根
值与基波分量（G1）的均方根值之比；
2.谐波群总谐波失真THDG
THDG：谐谐波失真因数波群（g）的均方根值与基波有关的波群的均方根值之比；
3.子群总谐波失真THDS
THDS：谐波子群（sg）的均方根值与基波有关的子波群的均方根值之比；
4.部分加权谐波失真PWHD
PWHD：通过某一组选定的、具有较高阶数的谐波的阶数进行加权的均方根值与基波的均方根值之比；。
大容量变流设备谐波的产生和一种计算方法
大容量变流设备谐波的产生和一种谐波计算方法理想的三相供电系统中，流过的电流与施加的电压成正比，电流和电压都是正弦波。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，波形将发生畸变，周期性非正弦波形可通过傅立叶级数分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
在公共电网中主要的谐波源是有：电解、电镀行业和轨道交通系统的直流电源、风机和水泵变频调速装置、交流调压设备、电弧炉等，以及家用电器、电子办公设备和气体放电灯等非线性设备。
电网中的谐波使电能的产生、传输和利用效率降低，增加传输线路和电气设备的附加损耗，产生振动和噪声，并加快绝缘老化；谐波可引起电力系统局部发生谐振，使谐波放大，造成电容器等设备烧毁；使继电保护可能误动和拒动；还会对通信系统和电子设备的工作产生干扰。
为减少谐波的危害，GB/T 14549-93对用户注入公共电网中的谐波进行了规定，若超出规定的谐波限值，用户应对谐波采取相应的治理措施。
本文主要针对大容量变流装置产生的谐波进行计算分析，可作为设计时谐波评测和谐波治理的重要依据之一。
通常公共电网电压的波形畸变都很小，故以下的计算假定电源电压波形均为正弦波。
一、 忽略换相过程和直流侧电流脉动的情况忽略换相过程即假定交流侧的电抗为0，忽略直流侧电流脉动即假定直流侧电感无穷大，直流电流为理想恒定值。
1. 三相桥式整流电路以a 相电流为例，如图1所示，将电流负、正两半波之间的中点作为时间零点进行傅立叶分界，则有()t n n I t I t t t t t t t I i k n k d d d a ωπωπωωωωωωωπsin 1162sin 62]19sin 19117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51[sin 3216⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯=+--++--=∑∞±=基波和各次谐波的有效值分别为dI I π61=和dnI n I π6=，谐波含量nI I n 11=。
谐波计算说明
丹佛斯变频器谐波计算说明前言由于变频器整流部分的非线性和波形的非正弦性, 变频器电源侧的电流不仅含有基波, 还包含丰富的谐波. 丹佛斯变频器内置双直流电抗器, 使变频器谐波幅度大为降低. 如果要进一步降低谐波, 丹佛斯可提供高级谐波滤波器AHF.公用电网对谐波的限制我们依据1993年颁布的国家标准GB/T14549-1993 <<电能质量 公用电网谐波>>. 该标准适用于交流额定频率为50Hz, 标称电压110Kv 及以下的公用电网.允许的电网电压畸变率H 次谐波电压含有率HRUh 定义为HRUh =%1001⨯U Uh式中 Uh - h 次谐波电压 U1 - 基波电压HRUh 也可按下式计算:UnZhIhHRUh 103=(%)式中 Ih - h 次谐波电流(A) Un - 电网标称电压(Kv)Zh – 系统对h 次谐波电流的阻抗(Ω)系统对h 次谐波电流的阻抗Zh 可按下式估算:KnS hU Zh 2=式中 Sk 为公共连接点的三相短路容量(MVA)电压总谐波畸变率%1001⨯=U U THD hu H U - 谐波电压含量, ∑=2hH UU允许用户注入电网的谐波电流两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上叠加时, 合成的谐波电流Ih:h h h h h h I I I I I θcos 2212221++=式中 1h I 谐波源1的h 次谐波电流 2h I 谐波源2的h 次谐波电流h θ 两谐波源的h 次谐波电流之间的相位差如果相位差未知, 则可估算 h h K θcos 2=的值变频器网侧谐波电流次数 h = 1±km , k 为正整数, m 为整流器整流脉波数.变频器网侧谐波电流的谐波含量变频器中整流器的负载是电容-电阻性质, 内置直流电抗器后特性更复杂. 轻载时电流有可能不连续, 因此理论计算比较复杂. 丹佛斯公司根据变频器的数学模型编制了MCT31计算软件. 该软件根据不同的系统参数提供了丰富的计算功能.丹佛斯的解决方案丹佛斯AHF 005 和AHF 010 是与传统谐波陷波滤波器不同的高级谐波滤波器。
谐波含量等计算公式
谐拨含量:借助傅立叶级数分解法．．．．．．．．求出每周波内各次谐拨含量。
按公式(2）,计算每周波电压有效值j u 。
∑==n i i j u n u 121 a) 总谐波含量： 总谐波含量的百分数=%100)()()1(2)1(2⨯-j j j u u u ,式中)1(j u ——波形中的基波含量。
b) 单次谐波含量=)50~2(%,100)1()(=⨯k u u j k j偏离系数:求出每周波的基波电压)1(j u ,并在其周波各采样点上将采样点上,将采样点上采样电压与其对应点的基波电压进行比较，取其最大偏差值,则偏差系数=%100)1(⨯∆j ju u 。
uj ∆——每周波各采样点上采样电压与其对应点的基波电压之间的最大偏差值)1(jp u ——每周波基波电压的峰值对数个周波的偏离系数进行比较，取其最大值。
电压调制：测取稳态时各周波的正负半波连续最大的三点电压采样值,按抛物线 插值法求出其峰值,至少采集一秒钟，共采集N 个周波。
按下述规定求取调制参数值:电压调制参数的测试,应在电压波形的正负半波中进行，取其最大值。
电压调制量为至少一秒钟（N 个周波)同向峰值的最大与最小之差。
电压调制量=min max ][][jp jp u u -m ax ][jp u ——N 周波中同向峰值电压最大值m in ][jp u ——N 周波中同向峰值电压最小值波峰系数:每波电压有效值j u ,以同一周波内连续最大的三个电压采样值，按抛物线插值法．．．．．．求出其峰值电压jp u ，按公式(6)计算其波峰系数：j jpu u F = ,jp u ——每周波的峰值电压。
∑==m j j u m u 121 ∑==n i i j u n u 121 u ——平均电压有效值ﻩj ——采样周波数（100,~1≥=m m j ) j u ——每周波电压有效值i ——每周波采样点数（50,~1≥=n n i ) i u ——每点电压瞬时值。
谐波计算方法
谐波检测的应用与发展电力是现代人类社会生产与生活不可缺少的一种主要能源形式。
随着电力电子装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。
但电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响。
谐波被认为是电网的一大公害，对电力系统谐波问题的研究已被人们逐渐重视。
谐波问题涉及面很广，包括对畸变波形的分析方法、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制、谐波限制标准以及谐波测量及在谐波情况下对各种电气量的检测方法等。
谐波检测是谐波问题中的一个重要分支，对抑制谐波有着重要的指导作用，对谐波的分析和测量是电力系统分析和控制中的一项重要工作，是对继电保护、判断故障点和故障类型等工作的重要前提。
准确、实时的检测出电网中瞬态变化的畸变电流、电压，是众多国内外学者致力研究的目标。
常规的谐波测量方法主要有：模拟带通或带阻滤波器测量谐波基于傅里叶变换的谐波测量；基于瞬时无功功率的谐波测量。
但是，各种基本方法在实际运用中均有不同程度局限及缺点。
针对这一问题，在以上各种方法基础上的拓展和改进方法应运而生，本文着重介绍近几年来的一些新兴的谐波测量方法。
改进的傅里叶变换方法傅里叶变换是检测谐波的常用方法，用于检测基波和整数次谐波。
但是傅里叶变换会产生频谱混叠、频谱泄漏和栅栏效应。
怎样减小这些影响是研究的主要任务，通过加适当的窗函数，选择适当的采样频率，或进行插值，尽量将上述影响减到最小。
延长周期法［1］是在补零法的基础上，把在一个采样周期内采到的N 个点扩展任何整数倍。
他的表达式为：与传统的补零法相比，既简化了步骤，又可以获得同样准确或更准确的频谱图。
在达到同样的0.973 5分辨率情况下，测量起来步骤更简洁，而且频谱图更准确。
基于Hanning窗的插值FFT算法［2］基于Hanning窗的电网谐波幅值、频率和相位的显示计算公式：仿真结果证明，应用上述分析结果，电网谐波幅度、频率和相位的估计达到了预期的分析精度。
谐波电流与谐波阻抗的估算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。
谐波畸变率计算公式
谐波畸变率计算公式
谐波畸变率是指电流或电压信号中含有的谐波信号与基波信号之
比的百分比。
在电力系统中，这通常用来评估交流电的质量，特别是
在高负载或电网故障时。
以下是谐波畸变率的计算公式及其解释：谐波畸变率 = （√（（Irms1² + Irms2² + … + Irmsn²）
/Irms1²）- 1）× 100%
其中，Irms1代表基波电流分量的有效值，Irms2代表第二谐波电
流分量的有效值，以此类推，直到Irmsn代表第n谐波电流分量的有
效值。
这个公式的理解比较简单。
谐波畸变率实际上是通过计算所有谐
波电流分量的平方和与基波电流分量的平方之比得出的。
这个比值再
减去1并乘以100%即可得到百分比的谐波畸变率。
例如，如果一个电路中有一个电流信号，其中基波电流为10安培，第二谐波电流为2安培，第三谐波电流为1安培，那么谐波畸变率就是：
(√（1² + 2²）/1² -1）× 100% = 141.4%
这意味着，由于谐波电流分量的存在，该电路中电流信号的总畸
变率为141.4%，超出了基波电流的10安培。
谐波电流畸变率计算公式
谐波电流畸变率计算公式在咱们的电气世界里，谐波电流畸变率可是个相当重要的概念。
它就像是一把尺子，能帮我们衡量电流中谐波成分的多少。
那到底怎么算出这个谐波电流畸变率呢？这就需要用到特定的公式啦。
谐波电流畸变率的计算公式是：THDi = √（∑（In²））/ I1 ，其中，THDi 表示谐波电流畸变率，In 是第 n 次谐波电流的有效值，而 I1 则是基波电流的有效值。
要真正理解这个公式，咱们先得搞清楚啥是谐波电流。
想象一下，电流就像一条流淌的小河，正常情况下，它应该是平稳顺畅的。
但有时候，会出现一些奇怪的波浪和漩涡，这些就是谐波电流。
它们的出现会让电流变得不那么“乖”，可能会影响到电气设备的正常运行。
我记得有一次，我去一家工厂检修设备。
那台大型机器老是出故障，运转得时好时坏。
经过一番排查，发现问题就出在谐波电流畸变率过高上。
这可把工厂的老板急坏了，毕竟机器一停，生产就耽误了。
我们赶紧用仪器测量了电流数据，然后根据谐波电流畸变率的计算公式，仔细计算分析。
发现是因为周边新接入的一些设备产生了大量谐波，导致整个电路的电流变得不稳定。
找到了问题的根源，解决起来就有方向了。
我们调整了设备的接入方式，还增加了一些滤波装置，终于让谐波电流畸变率降了下来，机器又能欢快地运转啦。
在实际应用中，准确计算谐波电流畸变率非常重要。
比如说在电力系统中，如果谐波电流畸变率过大，会增加线路的损耗，降低电能质量，甚至可能引发电力事故。
而在一些对电能质量要求很高的精密设备中，谐波电流的存在可能会导致测量误差、设备性能下降等问题。
所以啊，掌握好谐波电流畸变率的计算公式，就像是给我们手里多了一把解决电气问题的利器。
无论是工程师在设计电路时，还是技术人员在维护设备时，都能通过这个公式，及时发现问题，保障电力系统的稳定运行。
总之，谐波电流畸变率计算公式虽然看起来有点复杂，但只要我们用心去理解，结合实际情况去运用，就能让它为我们的电气世界带来更多的稳定和可靠。