消除5次,7次谐波的工作原理
谐波工作原理
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 belowSHDn(%) = Kn ? 100%K12.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The copper and iron lost of transformer, motor and generator cause temperature rise.开关设备及电驿异常跳脱The break and reply unusual trip.⾃动控制设备及计算机运作异常Automatic control system and computer unusual operate.共振放⼤导致电容器破坏Resonance causes capacitor burn.计量仪表误差扩⼤Accurate Instrument measures error.感应磁场造成电话⼲扰Magnitude field interferes with phone system.电压波形失真及功因低落Voltage distortion and power factor la3.谐波管制的相关规范由于谐波污染严重影响供电系统以及其它外围设备，因此相关法规亦对电压及电流谐波失真加以限制，分别可参阅IEC 1000-3-2，IEC 1000-3-4及IEEE 519-19924.如何改善谐波整流（转换）设备之功率因⼦（Power factor）改善包含相位失真（Displacement component）与波形失真（Distortion component）两部份，前者为虚功改善，后者为谐波改善。
次谐波的产生原理
在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
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，就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。
因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。
有几个常见多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。
①电压畸变：因为电源系统有内阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生"平顶"波的根源)。
此阻抗有两个组成部分：电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗，用户处的供电变压器即是PC C的一例。
由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。
合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上，引起谐波电流的流过，即使这些负荷是线性的负荷也是如此。
解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
②过零噪声：许多电子控制器要检测电压的过零点，以确定负荷的接通时刻。
这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压，从而可减少电磁干扰(EM I)和半导体开关器件上的电压冲击。
当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时，在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。
实际上在每个半波里可有多个过零点。
③中性线过热：在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。
永磁同步电机用坐标变换的电流谐波抑制方法
永磁同步电机用坐标变换的电流谐波抑制方法刘刚;孙庆文;肖烨然【摘要】针对永磁同步电机在运行过程中电流波形发生畸变、谐波含量高等问题，结合同步旋转坐标变换理论提出一种谐波抑制方法。
建立永磁同步电机的数学模型，分析时间谐波和空间谐波的产生原因及对电机正常运行造成的不利影响。
采用坐标变化与低通滤波器检测5次与7次谐波，在原有的双闭环系统基础上增加谐波电流环，通过PI控制抑制谐波电流。
最后以4 kW表贴式磁悬浮永磁同步电动机为对象进行仿真分析和实验验证，仿真和实验的结果表明，采用坐标变换的谐波抑制算法可以有效抑制谐波电流，提高电机相电流的正弦度，对不同原因造成的谐波均有抑制作用，并且具有计算简单、容易实现的特点。
%The current of permanent magnet synchronous motor ( PMSM) contains a lot of harmonic cur-rents, resulting in the motor current waveform distortion. In order to solve this problem, a novel suppres-sion method based on synchronous rotating coordinate transformation was proposed. Based on the estab-lished model of PMSM, the adverse impact caused by harmonics was analyzed. Through rotating coordi-nate transformation and low-pass filter, the fifth and seventh harmonic currents were extracted and con-trolled by PI regulator. Simulations and experiments with a 4-kW magnetic suspension PMSM were car-ried out. The results verify that the method based on coordinate transformation can suppress the harmonic currents caused by different reasons. The proposed method has the advantage of easy mathematical com-putation and simple implementation.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】7页(P30-36)【关键词】永磁同步电机;谐波电流;谐波抑制;同步旋转坐标变换;前馈补偿【作者】刘刚;孙庆文;肖烨然【作者单位】北京航空航天大学惯性技术重点实验室，北京100191; 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室，北京100191; 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室，北京100191; 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言永磁同步电机具有功率密度大、几何尺寸小、效率高、响应快等优点，随着钕铁硼等永磁材料性能的日益提高以及控制理论、高性能处理器和大功率高开关速度功率电子元器件的发展，永磁同步电机应用越来越广泛，如微型涡轮发电机、分子泵、离心压缩机等。
消谐装置的作用及工作原理
由液晶显示电路、键盘电路、CPU接口电路等组成，该板做为人机对话接口，完成各种信息的中文显示及键盘命令的输入。
六、技术指标
1、适用范围：3kV―66kV系统
2、适用谐振频率：高频、低频、工频谐振
3、消谐路数：1~4路
4、消谐时间：小于100ms
5、电压测量精度：0.5%
6、频率测量精度：±1Hz
当谐振发生时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，启动3次算作一段，如果在第一段消谐过程中未能完全消除，隔一定时间启动第二段，若仍未能完全消除，则隔一定时间启动第三段。之后如谐振故障依然存在，则为了PT安全的考虑，不再启动大功率消谐元件，只用压敏元件予以实时在线消除。直到谐振完全消除。
6.4 动作判据
7、型号及功能配置表
型号
母线段数(最大)
消谐路数(最大)
跳闸功能
通信功能
报警功能
PWX-50A
1
1
无
有
有
PWX-50B
2
2
无
有
有
PWX-50C
3
3
无
有
有
PWX-50D
4
4
无
有
有
WXZ196系列微机消谐装置
1 概述
WXZ196系列微机消谐装置是我公司针对电力部门和用户由于铁磁谐振而时常发生的电压互感器（PT）烧毁甚至爆炸的恶性事故，在广泛征求用户意见的基础上，新近研制生产的一种智能消谐装置。它以美国Atmel公司的精简指令集(RISC)单片微控制器ATmega128为采样运算、逻辑判断和控制中心（CPU），经大功率、无触点消谐元件为出口，以点阵液晶显示器（LCD）、信号指示灯、触摸按键和微型打印机及RS485现场通讯总线为人机接口，配以智能化的软件，组成了技术和原理先进、使用简单方便的“傻瓜型”诊断、消谐、记录装置。
一种抑制异步电动机变频调速系统中谐波电流影响的方法
维普资讯
３ ４
上 海 第 － Ｉ业 大 学 学 报
２０ ０ ２年 第 ｌ 期
其 中 Ｅ为每 相转 子 绕组 的感 应 电势 ＾、 分 别 为基 波 、５次 、７次谐波 电流 的幅值
、
分别 为基 波 、５次 、７次谐 波 电流 的相位 从上 式 可 知 ，基波 电流 产 生 的转矩 是一 个恒 定不变 的转矩 ，而 ５次 、７次谐 波 产 生 的 转矩 为 ６ 倍基波频率的脉动转矩 ， 它们的幅值分别为 ２％ ０ Ｚ和 １．％ ４２ ，如此幅值 的脉动转矩 可 能会 引 起 电机 运 行不 平稳 ，为此通 常采 用下 面 两 种方 法 之一 来抑 制 谐 波 电流 的影 响 ：
易。
１一 般抑 制谐 波 电流 影响 的原 理
采 用 晶 闸 管 电流 型变 频 调速 系统 的异 步 电动 机 定 子三 相绕 组 的 电流 为 矩形 波 ，每 一 相绕 组 的感 应 电势 是 正 弦波 。异步 电动 机 基波 、５次和 ７次谐波 电流产 生 的转 矩可 以由傅 立 叶级 数 分解 计 算 得 到 １ 。 ：
次谐波 电流的有效值 ，它们是 【． １ 】 同样 可通 过 傅 立 叶分 解得 到 基 波 、５ 次、７
： １５ ．
＾ ： ８ ％厶
厶 ： ５ ８％ ．
可 见 ，５次 、７次谐 波 电流 降低 得 很多 。值 得 注 意 的 是 ，虽 然这 两 台 并联 的 晶 闸管 逆交 器 的输 出 电压 是 相等 的 ，但 它 们 电流 相位 并不 相 同 ， 因此 每 个瞬 间 它们 的输 出功 率 就 不 相 同， 为此 须 独 立 设 置两 套 整流 器 和 电流控 制 电路 ，这 样 就 使 得控 制 电路 变 得 复 杂 ，装 置成 本 也 相
谐波原理及抑制
图形
次谐波
谐波分量频率低于基波频率
1 2 infra 3 4 inter 5
这两类干扰是由各种设备吸收的功率为周期性或随机变
化引起的。
例: 电弧炉 波形控制 电弧不稳定
循环变流器
频率变换器 变频器
施耐德电气公司房地产客户部
6
基本概念
定义
傅立叶变换:
所有周期性的非正弦连续函数, 可以被分解成无穷多的
F (Hz)
13
基本概念
电源阻抗对电压和电流畸变的影响
电流谐波畸变依赖于负载
电压谐波畸变依赖于电源
较低的电源阻抗利于谐波电流流向电源, 但同时电压 畸变往往也较低 反之, 高电源阻抗阻止谐波电流流向电源, 但电压总畸 变往往也较高 电源阻抗与总谐波畸变 (u, i) 之间的变化是非线性的
定义
逐次谐波畸变
n次谐波均方根与基波均方根值的比值
Yn Hn % = 100
Y1
频谱
谐波幅值和谐波次数的函数表示。各次谐波幅值表示为基
波的百分数。
施耐德电气公司房地产客户部
9
基本概念
定义
非正弦周期量的均方根值 (RMS)
Yrms =
∫
1
T
y2 (t) dt =
T
0
n=
(Yn)2
l5 (theo) = 20% l1 l7 (theo) = 14% l1
电源阻抗的影响
e’1 wDt a e’2 e’3
I5
5 (theo)
wt
x 100
100
90 80 a= 90° 30° 20° 10°
l1
谐波原理及治理方法
谐波原理及治理方法一、1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
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，即电路中有谐波产生。
谐波频率是基波频率的整倍数，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l00Hz，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。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道理是因为谐波的危害十分严重。
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。
双桥十二脉动整流器原理
双桥十二脉动整流器原理0引言十二脉冲整流技术的发展由来已久，早在70年代初期，当大功率可控硅发展成熟之际，人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望去除掉整流器产生的谐波电流。
在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案：其一是采用两套整流器通过不同相位的叠加，以便消除H5、H7次谐波，也就是12脉冲整流器；另外一种方案就是采用LC型的无源滤波器，试图消除（主要是）H5和（部分的）H7以及少量的其它更高次的谐波。
这在当时算是比较先进的技术。
1十二脉冲整流器原理12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。
两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。
桥1的网侧电流傅立叶级数展开为：iIA=iIa=2´31/2/p´Id(sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13wt-1/17 Sin17wt-1/19sinwt+…)桥II网侧线电压比桥I超前30°，因网侧线电流比桥I超前30°：iIA=2´31/2/p´Id(sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13wt+1/17Sin17 wt+1/19sinwt+…)故合成的网侧线电流iA=iIA+iIIA=4´31/2/p(sinwt+1/11sinwt+1/13sin13wt+…)可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k±1（k为正整数）次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
消除5次,7次谐波的工作原理
一、检测谐波源
为了消除5次、7次谐波，首先需要对谐波源进行检测。
谐波源通常来自于非线性负载，如电力电子设备、开关电源等。
通过安装谐波检测仪或利用电力系统的测量数据，可以识别出谐波源及其产生的谐波次数。
二、滤波器设计
针对检测到的谐波源，需要设计相应的滤波器。
滤波器的设计应考虑谐波的频率、幅值和相角等因素。
对于5次、7次谐波，可以使用高通滤波器进行抑制。
滤波器的参数设计应结合实际情况，并进行必要的仿真和试验验证。
三、无功补偿
无功补偿是消除谐波的常用方法之一。
通过在系统中增加无功补偿装置，可以调整系统中的无功功率，减少谐波电流的产生。
常用的无功补偿装置包括电容器和静止无功补偿器（SVC）等。
四、相位调整
相位调整是通过改变谐波源的相位角，使其与系统中其他设备的相位角错开，从而减少谐波的叠加效应。
具体实施时，可以调整谐波源的电源相位角，或对系统中的其他设备进行相应的相位调整。
五、隔离谐波源
隔离谐波源是将谐波源与其他设备进行物理隔离，以避免谐波对其他设备的影响。
隔离措施可以包括安装隔离变压器、使用滤波器等。
隔离谐波源可以有效减小谐波的传播范围，提高系统的稳定性。
六、优化运行方式
优化运行方式是通过调整系统的运行参数和方式，降低谐波的产生和影响。
例如，合理配置系统中的有功和无功负荷，优化变压器的运行方式等。
通过优化运行方式，可以降低系统中的谐波含量，提高电能质量。
七、监控与报警
为了确保消除5次、7次谐波的效果，需要建立完善的
监控与报警系统。
该系统可以实时监测系统中谐波的含量和变化情况，一旦发现异常情况，立即触发报警并采取相应的处理措施。
监控与报警系统的建立可以提高系统的可靠性和安全性。