Harmonic 谐波介绍
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
谐波的治理措施
谐波的治理措施
谐波的治理措施
无功功率补偿选型原则
根据负载类型的选型原则
无功功率补偿选型原则
电容器能承受的过载条件
电容器的选型需要考虑谐波因素
谐波对变压器的影响
变压器铜损与谐波畸变的关系
变压器在谐波影响下的降容
变压器降容应用举例
谐波对中性线的影响
三次谐波的特点
3次谐波的危害
谐波对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ它敏感设备的影响
总结：谐波的影响
总结：谐波的影响
THD值与对电网污染的评估
主要内容
根据谐波测量的选型原则 ● ● ● ● THDU<3% THDU<4% THDU<7% THDU>7% 标准型电容器，最大耐受电流1.5×Is 过谐型电容器，最大耐受电流1.8×Is 调谐型补偿方案 必须采取谐波治理
调谐型方案电容器需要提高一个电压等级，例如额定电压480V用于 400V系统。
无功功率补偿方案
谐波的术语（三）
方波的频谱分解
功率相关概念
功率相关概念
功率相关概念
P UI1 cos 1 I1 PF cos 1 1 S UI I
相互关系
线性负载与非线性负载
非线性负载
电源阻抗
电源阻抗
电源阻抗对电压和电流畸变的影响
供用电双方的协商共存
三相电路谐波分析－正序，零序，负序
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
电源
发电机和不间断电源
变配电
用电设备
整流电路
变频器
其它谐波源
不同负载的谐波特性
谐波源的分类
谐波特性的总结
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
易受谐波影响的电气设备和元件
● 电容器 ● 变压器 ● 中性线 ● 敏感设备 ● 其它
谐波对电容器的影响
谐波对电容器的影响
谐波对电容器的影响
并联电容器系统谐波等效电路
并联谐振电路的阻抗特性
放大系数计算公式
放大系数计算公式
并联谐振计算举例
7次谐波处谐振，3次，5次谐波被放大。
并联谐振对电容器的影响
+
调谐型无功补偿的原理
Harmonic
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
谐波的定义（一）
GB/T 14549 《电能质量 公用电网谐波》 对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍 的分量。
谐波的定义（二）
谐波的术语（一）
谐波的术语（二）
谐波的介绍
谐波定义一、谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1) 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics)或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40。
二、谐波源向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。
具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。
我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。
这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。
谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。
各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。
对称三相变流电路的网侧特征谐波次数为：…（正整数）式中p为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉动次数）。
除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对称或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。
进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，如果5，7，11，13次等。
对于p脉动的变流电路，假定直流侧电流为理想平滑，其网侧n次谐波电流与基波电流之比为：式中为换流重叠角。
，估算时可取。
如直流侧电流波纹较大，则5次谐波幅值将增大，其余各次谐波幅值将减少。
当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。
变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。
由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。
Harmonic 谐波介绍
谐波对中性线的影响
三次谐波的特点
3次谐波的危害
谐波对其它敏感设备的影响
总结：谐波的影响
总结：谐波的影响
THD值与对电网污染的评估
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
抑制谐波的基本措施
thd主要内容根据负载类型的选型原则根据谐波测量的选型原则thdu3标准型电容器最大耐受电流15isthdu4过谐型电容器最大耐受电流18isthdu7调谐型补偿方案thdu7必须采取谐波治理调谐型方案电容器需要提高一个电压等级例如额定电压480v用于400v系统
Harmonic
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
并联电容器系统谐波等效电路
并联谐振电路的阻抗特性
放大系数计算公式
放大系数计算公式
并联谐振计算举例
7次谐波处谐振，3次，5次谐波被放大。
并联谐振对电容器的影响
电容器能承受的过载条件
电容器的选型需要考虑谐波因素
谐波对变压器的影响
变压器铜损与谐波畸变的关系
变压器在谐波影响下的降容
变压器降容应用举例
变频器
其它的分类
谐波特性的总结
主要内容
谐波的基本概念 谐波干扰的产生 谐波对电气设备的影响 谐波的抑制与治理措施
易受谐波影响的电气设备和元件
● 电容器 ● 变压器 ● 中性线 ● 敏感设备 ● 其它
谐波对电容器的影响
谐波对电容器的影响
谐波对电容器的影响
谐波的定义（一）
GB/T 14549 《电能质量 公用电网谐波》 对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍 的分量。
emi中harmonic测试方法
emi中harmonic测试方法一、概述Emerson是全球知名的工业自动化设备制造商，其产品在电力电子领域具有广泛的应用。
随着节能和环保要求的提高，Harmonic测试在Emerson产品的质量控制中越来越受到重视。
本文将介绍Emerson中Harmonic测试的原理、方法、步骤和注意事项。
二、测试原理Harmonic测试是通过测量电源设备的谐波电流和电压，来评估其对电网的干扰程度。
谐波是指周期性的非正弦电量，它会导致电网电压和电流波形畸变，从而影响其他电气设备的正常运行。
Harmonic测试的目的是检测并限制电源设备产生的谐波电流，以保护电网的稳定和电气设备的可靠性。
三、测试方法1. 准备测试设备：包括电源设备、电流和电压互感器、测试仪器等。
2. 连接测试线路：将电流和电压互感器连接到电源设备的输入端，测试仪器连接到互感器上。
3. 启动电源设备：开启电源设备，使其正常工作。
4. 测量谐波电流和电压：使用测试仪器测量电源设备的输入电流和电压波形，并记录谐波分量。
5. 停止测试：测试完成后，关闭电源设备，整理测试数据。
四、测试步骤1. 确认测试对象：确定要进行Harmonic测试的Emerson电源设备型号和规格。
2. 准备测试环境：确保测试场所的电源质量良好，无其他电气设备的干扰。
3. 安装测试设备：按照说明书正确连接测试线路和测试仪器。
4. 记录测试条件：记录测试时的电网电压、频率等参数以及电源设备的负载情况。
5. 开始测试：按照上述Harmonic测试方法进行测试，并记录测试数据。
6. 分析测试结果：对测试数据进行处理和分析，评估电源设备对电网的干扰程度。
7. 报告结果：将测试报告提交给相关部门，以便进行质量评估和改进。
五、注意事项1. 确保测试环境的电源质量良好，避免其他电气设备的干扰。
2. 正确连接测试设备和仪器，避免误差的产生。
3. 确保测试数据的准确性和可靠性，进行必要的处理和分析。
谐波基础Basic_Harmonics_WEB Chinese
谐波定义
对于一个周期信号来说，原来的理想的频率是 “基波频率“. “谐波” 是一个周期性信号的组成部分，它本身是: “一个周期性的正弦信号其频率是基波频率的整数倍”. 因此， 在公共配电系统中: 一个 nth谐波的频率是: fn = n X 50Hz or fn = n X 60Hz
| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Thursday, 11 July 2013 | 11
电源扰动
通常电网要经受巨大的负载变化，由此 引起电压波形的很大改变
.
电压 下降 电源 中断 电压上升
瞬间 过电压 谐波 畸变 晶闸管开关
电网遭受扰动的原因可追溯到电气开关 线路直至闪电
电压 波动
频率 波动
| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Thursday, 11 July 2013 | 6
| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Thursday, 11 July 2013 | 4
电源扰动
通常电网要经受巨大的负载变化，由此引起电压波形的很大改变
电网遭受扰动的原因可追溯到电气开关线路直至闪电
| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Thursday, 11 July 2013 | 5
频域分析的工具
在工业领域电气工程中，最通用的工具是 “频谱分析仪” 现代的示波器都具有简单的频谱分析仪功能作为标配 更高级的分析仪能检测出更广范围的频率，这对于电子线路和电子干扰的高
频分析是非常有用的
频谱分析仪
谐波的介绍和其危害性
谐波的介绍和其危害性一、概述在理想的情况下，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(在我国取工业用电频率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。
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：降低继电保护、控制、以及检测装置的工作精度和可靠性等。
谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气，电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波产生的原因在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
谐波分析（HarmonicAnalysis）
谐波分析(HarmonicAnalysis)第 21章谐波分析Harmonic Analysis因为电力电子设备的广泛应用,如变速驱动器,后备电源UPS,静态功率转换器等,电力系统电压和电流质量已经严重影响到很多领域。
在这些领域中除了基频外还有其它不同的频率存在会使电压和电流波形产生畸变。
通常是基波的整数倍,叫做谐波。
除了电力电子设备外,一些非线性设备或饱和变压器,荧光灯和双向离子变流器等也是影响电力系统质量的因素。
?欧特艾远东(南京)计算机技术有限公司 21-1 ETAP PowerStation 4.7 谐波分析简介电力系统谐波会导致一系列问题如设备过热,功率因数降低,设备性能破坏,保护设备不正常操作,通讯设备的干扰等,在这些情况下很可能导致电路共振,从而引发电力设备绝缘故障和其它设备的严重损坏。
更严重的是一个区域的谐波电流会渗透到系统电网或其它领域从而导致整个系统的电压和电流畸变。
随着电力系统中日益增多的使用电子设备,这种现象是电力质量方面主要考虑的问题。
可通过计算机仿真对电力系统谐波现象进行模拟和分析。
PowerStation谐波分析程序为你提供了精确模拟电力设备模型的最好工具,模拟依赖于频率的模型,非线性或其它在谐波源存在的情况下具有的特性。
该程序有两种分析方法:谐波潮流和谐波频率扫描,都是电力系统谐波分析中最流行并有效的分析方法。
综合使用这两种方法,可计算不同的谐波并与工业标准限制相比较,就可发现存在的和潜在的电力质量问题,以及与谐波相关的安全性问题。
发现问题的原因并设计不同的减缓问题和校正问题的方案。
PowerStation谐波潮流分析的主要功能如下: 普通和集成数据库三维数据结构,包括无限的图形显示、无限配置和多种数据修正版本环形,放射型或综合型系统带有多平衡母线的系统带有电岛子系统的系统有零阻抗支路的系统母连开关有带电母线和支路的系统根据运行温度自动调整电缆/线路电阻根据容限自动调整变压器阻抗根据容限自动调整限流电抗器阻抗多种负荷类型负荷调整系数完整的基本潮流计算基本潮流的自动变压器带载分接头设定依赖于频率的转子电机阻抗模型? 模拟非线性和依赖于频率的电缆/线路以及变压器阻抗其它电力系统设备和负荷模型变压器相移对谐波的影响电机和变压器绕组接法和接地形式对谐波的影响谐波电流输入方法正序、负序和零序谐波谐波次数可达 73次谐波电压源谐波电流源用户可扩展的谐波源库根据设备类型分类的用户可选择的谐波源欧特艾远东(南京)计算机技术有限公司 21-2 ETAP PowerStation 4.7 谐波分析简介以 IEEE为标准的不同谐波指标计算母线电压和支路电流的总 RMS值母线电压和支路电流的总 ASUM值母线电压和支路电流的总谐波畸变母线电压和支路电流的通讯干扰因数? 支路电流的 I*T 乘积不同形式的嵌入式谐波滤波器根据不同标准的自动滤波器规格计算检验并标识滤波器过载检验谐波滤波器的性能分析结果的单线图显示显示基本潮流,总和单个谐波畸变的滑动条查看并打印电压和电流波形图查看并打印电压和电流频谱图输入数据,基本潮流结果,电压和电流谐波指标的文本报告,谐波电压和电流表格可预设定格式的Crystal ?报告标识超过母线总体和单个谐波畸变极限的情况PowerStation谐波频率扫描分析的主要功能如下: 相同系统和设备模型的谐波潮流分析和基本潮流分析依赖于频率的模型的转子电机阻抗非线性和依赖于频率的模型的电缆/线性和变压器阻抗依赖于频率的模型的其它电力系统设备和负荷变压器相移电机和变压器绕组连接和接地方式不同形式的嵌入式谐波滤波器根据不同标准的滤波器规格计算用户自定义的频率扫描范围和步长分析结果的单线图显示在所选择的频率下用滑条显示母线输入阻抗幅值和相角可查看并打印的母线输入阻抗图形可查看并打印的母线输入阻抗相角图形? 输入数据、基本潮流结果的文本报告和母线输入阻抗幅值和相角的表格欧特艾远东(南京)计算机技术有限公司 21-3 ETAP PowerStation 4.7 谐波分析分析工具条21.1 分析工具条Study Toolbar处于谐波分析模式中时,谐波分析工具条显示在屏幕上。
first harmonic一阶谐波的定义
first harmonic一阶谐波的定义
一阶谐波是指在物理振动中最基本的谐波模式，也称为基频。
它是指一个周期
振动中，频率为基频f的正弦波。
在音乐领域中，一阶谐波是指音调中最低的频率
成分，也是人们感知的音高基础。
一阶谐波具有较高的能量，是声音质量的主要决定因素之一。
一阶谐波可通过简单的数学关系来描述，其频率是基频f，波形呈现出正弦曲线，没有任何变化或畸变。
在一个完美的谐波振动中，一阶谐波的振幅最大，并且会按照正弦函数的规律进行周期性的振动。
它代表了物体在基频下的基本振动模式。
在音乐中，一阶谐波决定了音乐乐器的音色。
不同乐器之间的区别就在于它们
谐波的强度和比例，这决定了音乐乐器的独特声音。
对于拨弦乐器，如吉他或小提琴，一阶谐波是由弦的长度和张力决定的。
对于吹管乐器，则是由空气柱的长度和吹口形状所决定。
总结而言，一阶谐波是指频率为基频f的正弦波，代表了物体在基频下的基本
振动模式。
在音乐中，一阶谐波决定了乐器的音色，是音乐声音的基础。
通过理解和掌握一阶谐波的概念，我们能更好地理解和欣赏音乐的美妙之处。
harmonic_interpolation原理
harmonic_interpolation原理
harmonic_interpolation是一种插值方法，它使用谐波函数来估计未知数据点。
谐波函数是周期性的函数，其频率与未知数据点的频率相关。
harmonic_interpolation的原理如下：
1.首先，使用傅里叶变换将已知数据点转换为频域。
2.然后，使用谐波函数来拟合频域中的已知数据点。
3.最后，使用谐波函数来估计未知数据点。
harmonic_interpolation的优点是：
●它可以准确地估计周期性的未知数据点。
●它可以处理大量的数据点。
harmonic_interpolation的缺点是：
●它需要对傅里叶变换和谐波函数有一定的了解。
●它可能不适用于非周期性的未知数据点。
谐波
谐波与间谐波电压成份对电源供应器的影响国际电子技术委员会(IEC international electrotechnical commission) 制定的有关电磁兼容(EMC electromagnetic compatibility), 其中与电源有关的法规IEC61000-4-13中, 有输入交流电压的谐波(harmonic)与间谐波(interharmonics)的测试项目, 是个较陌生的题目. 一般工程师或测试人员都不太了解何谓交流电压的谐波与间谐波成份? 测试的目的是什么? 它对电源供应器又有什么影响? 此文就针对此议题来做探讨.一、何谓电压的谐波(harmoinc)成份?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, 如(图一). 若电压频率是60Hz, 将失真的电压经傅立叶转换分析后, 可将其电压组成分解为除了基频(60Hz)外, 倍频(120Hz, 180Hz,…..)成份的组合. 其倍频的成份就称为谐波: harmonic. 而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重.(图一)含有谐波电压的波形图二、何谓电压的间谐波(interharmoincs)成份?Inter是指”之间” 的意思. 所以interharmonics是指在谐波频率间的. 也就是不单基频的倍数频率的成份, 也包含了非倍数频率的成份在内, 范围更大. 而当交流电压有间谐波成份时, 最明显特征是每周期的电压波形都不太相同, 如(图二). 其发生原因可能为基频的变动, 或负载变动频率不是交流电源的倍数频, 例如: 马达,...等, 也常污染交流电源.(图二)含有间谐波电压的波形图三、对电源供应器产生的影响一般电器或电源供应器在设计验证或生产测试时, 都是用纯正弦波电压来做测试. 而事实上, 在日常使用环境下的交流电源却几乎没有不失真的. 当交流电压有失真时, 就会含有谐波或间谐波成份. 而这类情况会对电器用品产生的影响, 往往被大家所忽略. 所以法规IEC61000-4-13的目的, 就是针对待测物在输入交流电压有失真时, 规定须有一定的免疫能力, 来做为测试衡量标准.含有谐波或间谐波成份的电压, 对电器会产生什么影响呢?1. 在法规中有提到使用交流电源网的电器, 在电的能量交换过程中(例如: 整流, 滤波,电压转换…等), 都会应用到电感或电容. 这类零件特性(包含因寄生效应产生的)搭配在一起, 容易在某些频率呈现出非常低的阻抗, 或称为共振点(resonance point). 若输入的电压含有此共振频率的成份, 又有够大的振幅, 就会产生能量共振, 会使输入电流异常增加.2. 另外一般电源供应器在对交流输入整流后, 会设置输入电容器. 失真的电压对电容器充电时, 因电压波形与输入电流相关相位改变, 输入电流值也可能会增加.若在设计时没有考虑到这些效应, 所使用的零件或散热条件, 对输入电流增加和产生的额外功率消耗无法忍受, 就可能会因而烧毁. 例如: 输入电感, 变压器, 整流二极管…等.四、实验例证: 测试谐波电压的影响为了观察交流电源含其它谐波电压成份时, 对电源供应器实际会造成何种影响, 本次实验使用Chroma致茂电子的AC source 61500系列, 做为交流电压源. 使用它的SYN(synthesis)功能, 能编辑50Hz或60Hz的基本波, 并控制其2~40阶的电压振幅及相位. 还可以在纯正弦波形与失真波形间切换, 很容易的就可观察出电源供应器的输入电流, 功率等所受的影响. 另外, 也使用Chroma的Power Analyzer 6630来做量测, 并纪录波形. 待测物采用一般PC用, 无PFC线路的电源供应器.测试步骤:1.先将AC source设定正常的输入电压220V, 60Hz, 电源供应器输出用电子负载拉载.观察AC source的输出电流, 也就是电源供应器的输入电流.2.进入Chroma AC source的SYN功能, 依法规IEC1000-4-13的harmonics测试规范的Class 3, 来设定不同阶数的谐波大小及相位, 观察输出电流的大小变化. 用功率分析仪记录下来.3.针对电流增加点, 记录电流值和输入电压, 电流波形.测试数据:当输入纯正弦波220V, 60Hz电压后, 由Chroma 6630 Power Analyzer量测到数值为:电压V=220.08V, 电流I=2.470A, 功率P=257.3W, 功率因素PF=0.473, 波峰因素CF=4.132. 电压与电流波形如(图三).(图三) 纯正弦波电压与输入电流图跟据IEC61000-4-13的harmonic规范Class 3 加入在各阶谐波成份后, 量测得输入电流如下表, (依规定test level≧3%时, 应加做phase-lag= 180°) :1. 不含3倍数阶的奇数阶:Class 3 Input currentOrder phase-lag 0°phase-lag 180°n=5,level=12% 2.587A 2.234A n=7,level=10% 2.750A 2.776A n=11,level=7% 2.828A 2.971A n=13,level=6% 3.135A 2.937A n=17,level=5% 2.545A 3.015A n=19,level=5% 2.999A 2.449A n=23,level=4% 2.591A 2.461A n=25,level=4% 2.473A 2.375A n=29,level=4% 2.497A 2.431A n=31,level=3% 2.429A 2.459A n=35,level=3% 2.467A 2.433A n=37,level=3% 2.429A 2.445A2. 含3倍数阶的奇数阶:Class 3 Input currentOrder phase-lag 0°phase-lag 180°n=3,level=8% 2.411A 2.439A n=9,level=4% 2.764A 2.796A n=15,level=3% 2.909A 2.569A n=21,level=2% 2.284An=27,level=2% 2.425An=33,level=2% 2.415An=39,level=2% 2.417A3. 偶数阶:Class 3 Input currentOrder phase-lag 0°phase-lag 180°n=2,level=4% 2.453A 2.459A n=4,level=3% 2.523A 2.509A n=6,level=3% 2.501A 2.553A n=8,level=3% 2.571A 2.525A n=10,level=3% 2.413A 2.437A测试结果:1.当输入为纯正弦波电压时, 电流为2.47A. 加入谐波电压成份后, 电流会有所变化,最低为n=21, level=2%时, I=2.282A.(图四) 含n=21, level=2%, phase-lag=0的电压与电流图2.最高为n=13, level=6%时, I=3.135A. 变动率为35%, 而增加率达27%.(图五) 含n=13, level=7%, phase-lag=0的电压与电流图五、实验例证: 测试间谐波电压的影响为了观察交流电源含间谐波电压成份时, 对电源供应器实际会造成何种影响, 本次实验使用Chroma致茂电子的AC source 61500系列, 做为交流电压源. 使用它的INTERHAR 功能, 能产生除了基频外, 再加迭上另一频率的电压成份的波形, 且可设定其频率的扫瞄范围(Fi_start, Fi_end), 时间(TIME)及振幅(LEVEL)大小, 很容易就可找出异常点. 并可观察在此情形下, 电源供应器输入电流变化及消耗功率的特性. 另外, 也使用示波器待测物采用一般PC用电源供应器. 因内部输入架构, 分三种不同类型:a.含主动式PFC线路的power supply.b.无PFC线路的power supply.c.含被动式PFC线路的power supply. (输入端加电感).测试步骤:1. 先将AC source设定正常的输入电压220V, 60Hz, 电源供应器用电子负载拉载. 观察AC source的输出电流.2. 进入INTERHAR功能, 设定不同的LEVEL 和扫瞄频率. 观察输出电流的大小变化.用功率分析仪记录下来.3. 针对电流增加点, 缩小扫瞄频率范围, 记录电流值和输入电压, 电流波形.A.测试有主动式PFC的power supply : 基本测试设定为220V, 60Hz.输出未含间谐波时, 拉载后量测输出为I=0.83A, P=178W, PF=0.96. 电流波形如下(图六), 为有规律的周期波.(图六) 无间谐波时的电流波形在加上间谐波成分7%, 并扫描后, 果然发现有些频率, 尤其30Hz和90Hz附近, 电流有明显急遽变化, 由0.83A上升高达1.3A, 增加了57%. 是否就是法规IEC61000-4-13所提的共振点, 还要再研究.再针对电流有明显急遽增加点(取在30Hz附近), 做更详细观察. 其电流波形如下: 不仅电流波形不均衡(图七), 甚至有整周期都没输入电流的奇怪状况产生(图八).(图七)间谐波为25Hz时的电流波形(图八) 间谐波为35.9Hz时的电流波形在负载较重时I=2.27A, P=352W(接近满载), 扫瞄在某些频率时, 电流不但异常增加, 还可听到间断的高频杂声. 观察电流波形, 如(图九), 发现其中夹杂着高频噪声, 呈现不稳定现象.unstable(图九) 间谐波为30.85Hz时的电流波形由此可见,电压含间谐波成份时,再某些频率的确会对有主动式PFC的power supply产生影响. 虽B.测试无PFC, 单纯用桥式整流的power supply: 基本测试设定为220V, 60Hz.输出未含间谐波时, 拉载后量测输出为I=1.08A, P=121W. 电流波形如下(图十), 为有规律的周期波.(图十) 无间谐波时的电流波形在加上间谐波成分5%, 并扫描由1Hz至900Hz, 其电流会随扫描频率而改变,如(图十一).120Hz 240Hz300Hz180Hz60Hz(图十一) 电流与间谐波频率关系图再针对电流有明显增加点, 取Fi=257Hz, I=1.51A, P=123W做更详细观察. 其电流波形呈不均衡(图十二).(图十二) 间谐波为257Hz时的电流波形由观察以上关系图, 可推论到下列结果:1.当扫瞄频率为基频的倍数时, 输入电流会比较小. 其它频率时, 电流皆会比纯正弦波时大.2.若对照到输出电压波形, 可见到当迭加上的间谐波频率非基频的倍数频时, 会造成输出不规则的周期波.3.当电压波峰高低不规则时, 会造成电流充电不规则, 就会使r.m.s.电流增加. 以此例子: 输入220V, 60Hz时, 电流I=1.08A, P=121W, 当加上level = 5%, Fi=257Hz的电压成份后, 变成I=1.51A, P=123W. 输入电流增加了约 40%.4.所以电流路径所使用的零件应再谨慎考虑其规格, 以因应所需.C.测试被动式PFC的power supply: 基本测试设定为220V, 60Hz.输出未含间谐波时, 拉载后量测输出为I=1.22A, P=221.9W. 电压及电流波形如(图十三), 为有规律的周期波.V oltageCurrent在加上间谐波成分7%, 并扫描由1Hz至480Hz, 其电流会随扫描频率而改变,如(图十四).60Hz 180Hz(图十四) 电流与间谐波频率关系图再针对电流有明显增加点, 取Fi=10Hz, I=1.38A, 做更详细观察. 其电流波形呈不均衡如(图十五)V oltageCurrent(图十五) 间谐波为10Hz时的电压与电流波形由观察以上各关系图, 可推论到下列结果:1.当输入的interharmonics成份较低频时, 会如同无PFC的power supply, 电压波峰高低不规则时, 会造成电流充电不规则, 就会使r.m.s.电流增加. 此例由1.22A增加最大到1.38A, 约13%.2.在interharmonics成份较高频时(>240Hz), 量测到的r.m.s.电流就恢复原来值, 不会增加. 推测是因输入端的电感, 使高频电流会受到抑制, 对电容充电就不会不规则了.六、结论有关交流电源中, 若含有谐波或间谐波成分时, 对电器会产生什么影响? 虽然国际电子技术委员会制定的有关电磁兼容法规IEC61000-4-13中, 有这类的测试项目. 因还未被强制检验实施, 另外可能一般的交流电源供应器, 无法设定输出法规所要求的电压波形, 所以一般厂商对此议题就忽略了.这篇报告中, 我们藉由Chroma致茂电子的AC source 61500系列的SYN功能和INTERHAR功能, 除了可输出正常电压波形, 可依法规IEC61000-4-13要求, 输出含有谐波或间谐波成分的测试电压. 将此电压测试了几种电源供应器, 结果都发现有电流增加的情形, 最高甚至增加了57%. 甚至在测试主动式PFC线路的power supply时, 有不稳定的电流波形出现, 原因值得探讨.因日常使用环境下的交流电源几乎都会含有谐波或间谐波电压成份. 建议在设计时, 应经过此类的测试, 以充分了解电路的特性. 或在品保部门也应加测此项目, 才能对电流路径使用零件的规格, 电感及散热, 做到真正验证的功能.- 11 -。
harmonic1资料
二节 谐波的危害
四、变压器 （1）负载损耗增加； （2）磁滞和涡流损耗增加； （3）变压器的电感和无功补偿电容器之间可能产生 谐振问题； (4)谐波畸变使变压器承受的过电压。
二节 谐波的危害
五、电力电缆与输电线路 （1）电力电缆与输电线路的对地电容与本身电感能 构成谐振电路引起谐波过电压； （2）而受谐波侵入后的电缆头和本体损坏增多； （3）铜、铝材料的电化学作用。 （4）附加损耗增加
电压与电流的非线性关系导致波形畸变。
一节 谐波产生
整流装置(单相全控节电照明)：
Ru(t)i(t) u(t)
电压与电流的非线性导致波形畸 变。
一节 谐波产生
用一组正弦波叠加来近似表示方波
一节 谐波产生
M
i(t)
2I h sin(h1t h )
h1
M
u(t)
2U h sin(h1t h )
电能质量
频率
供电质量
供电可靠性 电压质量
2、电压质量问题
电压幅值问题：电压偏差、 三相电压不平衡
电压波形问题：谐波 电压波形与闪变
电压幅值与波形： 电压暂降（电压凹陷） 电压上升 暂时过电压与瞬态过电压
一节 谐波产生
2、基本原因：电力（电气）设备中电压和电 流的
非线U—性I 问线性题关系：正弦电压得到正弦电流
UTHD
1
N
U
2 h
N
U2
h1 1
ITHD
1
N
I
2 h
N h1 I12
二节 谐波的危害
谐波的危害主要通过谐波环境下的热效应、谐波畸变 后的过电压以及信号干扰表现出来:
（1）谐振放大引起的过电压过电流引起设备故障或 损坏；