晶闸管整流装置的谐波
晶闸管装置谐波对电网的危害及治理
三相6脉波整流器谐波与触发角
三相6脉波整流器谐波与触发角
三相6脉波整流器是一种常见的电力电子设备，用于将交流电
转换为直流电。
在这种整流器中，谐波是一个重要的问题，因为它
会影响整流器的性能和稳定性。
谐波是指波形中含有频率是基波频
率的整数倍的成分，它会导致电网中的电压和电流失真，甚至会对
其他设备造成干扰。
谐波与触发角之间存在着密切的关系。
触发角是指控制整流器
中晶闸管导通的相位角度，通过调整触发角可以实现对整流器输出
电压的控制。
当整流器工作时，谐波的产生与触发角密切相关。
合
适的触发角可以减小谐波的产生，提高整流器的效率和稳定性。
因此，对于三相6脉波整流器来说，合理地选择触发角可以有效地减
小谐波的产生，从而改善整流器的性能。
从另一个角度来看，谐波与触发角还涉及到功率因数的问题。
谐波会导致电网中的功率因数下降，影响电网的稳定性，而通过调
整触发角可以实现对功率因数的控制，从而减小谐波对电网的影响。
总的来说，三相6脉波整流器的谐波与触发角之间存在着复杂
的相互关系，合理地选择触发角可以减小谐波的产生，提高整流器
的效率和稳定性，同时还可以改善功率因数，减小对电网的影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑谐波与触发角之间的关系，以实现整流器的最佳性能。
谐波的危害及治理
谐波的危害及治理谐波对供电系统的危害及治理中铝贵州分公司第一铝矿汪元江[摘要][关键词]1、引言一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。
但实际上，由于近年来随着科学技术的不断发展，在电力系统中大功率整流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重，对电力系统造成了很大的危害。
因此，要实现对电网谐波的综合治理，就必须搞清楚谐波的来源、危害及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况，以采取相应的措施限制和消除谐波，从而改善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。
2、谐波产生的原因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，从而产生谐波。
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，n 为整数，例如5、7、11、13、17、19等。
变频器主要产生5、7次谐波。
3、电网谐波的来源3.1 发电源产生谐波，由于发电机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等其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但对电网影响很小。
3.2 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，磁化曲线的非线性特性，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。
21.供电系统中的谐波概述详解
供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。
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。
定义谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。
傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。
傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。
傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。
1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。
这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。
电网谐波的产生、危害及消除
浅析电网谐波的产生、危害及消除[摘要]当今，谐波是损害电能质量的重要因素之一，对大部分设备的正常工作影响甚大，所以，谐波治理工作越来越受到关注。
本文首先对电网谐波的产生及危害情况进行阐述，文章主要分析了电网谐波消除措施及优缺点，重点结合实例阐明磁通补偿型零序滤波装置的优良效果。
[关键词]配电网；谐波污染；滤波中图分类号：tm231.7 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0260-02当今，很多电力电子装置中都配有整流装置。
逆变器、直流斩波器所需的直流电源主要来自整流电路，常用的晶闸管相控整流电路或二极管整流电路都是严重的谐波源。
各类开关电源、变频器、荧光灯的用量越来越多，使电源的谐波污染日益突出，谐波电压和谐波电流引起电源波形的严重畸变，影响供电质量。
低压电容器无功补偿装置上还可能由于谐波的放大，产生并联电容器的损坏或谐波事故，因此对电网的谐波治理和无功补偿装置的改进是当前电力系统中亟待解决的重要问题。
1 谐波的产生和危害1.1 谐波的产生电网谐波的产生主要有以下三个方面的原因：第一，由电源产生。
供电装置也就是发动机，实际情况下，三相绕组的对称性以及铁心的均匀程度都无法做到理想化，是产生谐波的一个因素。
第二，由配电系统产生。
这里主要指的是电力变压器，因为为了追求设计时的经济性，电力变压器的磁通密度一半被控制在磁化曲线近饱和段的水平，夹杂不少3次谐波，谐波含量与饱和程度成正比。
第三，由用电设备产生。
这是最主要的因素，大部分谐波产生于此。
一般用电设备中的谐波源有晶闸管整流装置；变频设备；家用电器。
此外，工业现场和民用建筑通常会采用三相四线制供电方式。
自动化设备、变频空调等家用电器、照明电源及不间断电源等等设备均会在电网中产生零序谐波电流，总量很大。
1.2 谐波的危害电网谐波的危害也是主要有三个方面：第一，危害供配电线路。
电网系统中电力线路和电力变压器通常装有电磁式继电器和感应式继电器做保护，而谐波对此类保护装置的影响较为明显，容易导致误动作情况的发生，降低了系统的稳定性和可靠性。
电力系统中谐波的危害与产生（三篇）
电力系统中谐波的危害与产生电力系统中的谐波是由于电力设备的非线性特性引起的。
在电力系统中，谐波的危害包括对电力设备的损坏、电能质量的恶化以及对用户的影响等方面。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
谐波对电力设备的损坏是谐波危害的主要方面之一。
谐波会引起设备的绝缘老化、过热、机械振动等问题。
尤其是对于变压器和电动机等设备来说，由于谐波的存在会引起电流和电压的畸变，导致设备的工作效率下降，甚至引发设备的故障和停机。
此外，谐波还会引起电容器的谐振和过电压问题，增加电力设备的工作负荷，缩短其使用寿命。
谐波对电能质量的恶化也是谐波危害的重要方面之一。
谐波会导致电能质量的下降，主要表现为电压和电流的畸变，波形失真，功率因数的下降等。
这不仅会影响电力设备的正常工作，还会对电力系统的稳定性和可靠性造成影响。
谐波还会引起电力设备的谐振现象，导致设备振动，造成噪音污染，影响人们的生活质量。
谐波对用户的影响主要体现在电力质量的下降和对电子设备的损坏。
谐波会引起电压的波动和电流的畸变，导致电子设备的正常工作受到干扰，增加设备的故障率，降低设备的使用寿命。
尤其是对于一些对电力质量要求较高的用户来说，如计算机、通讯设备、医疗设备等，谐波对其正常工作的影响更为显著。
此外，谐波还会导致电能的浪费，增加用户的用电成本。
谐波的产生与非线性负载、电力设备的设计及运行、电网接地等因素有关。
非线性负载是产生谐波的主要原因之一。
非线性负载如电子设备、电力电子器件等在工作过程中会产生非线性电流，其含有大量谐波成分。
此外，电力设备的设计及运行也会引起谐波的产生，如电容器的谐振，变压器的匝间谐振等。
而电网的接地情况也会影响谐波的产生和传播，如电网的接地方式不当会引起谐波回流和间接接触问题。
为了减少谐波的危害，需要采取一系列的措施。
首先，可以通过合理选择电力设备和设备的工作参数来降低其谐波产生的概率。
其次，可以采用滤波器等设备对谐波进行抑制和补偿。
12脉串联整流装置的谐波量化分析
波含量
１ 整流电路产生的谐波含量特点 整流电路中的晶闸管元件， 会在电路产
生一定的谐波电流，谐波大小又与交流侧 是否存在电感相关。因此在忽略和计及交 流侧电感情况下，其产生的谐波明显不同。 １．１ 交流侧无电感
由式（２）写出交流侧电流，以 ｂ 相正半 轴为例，其表达式。
已知整流变压器二次侧 ib 电流，通过一 系列运算，可求出一次侧电流的傅里叶分解， 从而得到基波各次谐波的有效值表达式。
从上式可看出，在交流侧没有电感情 况下，由双桥串联而成的 １２ 脉动的整流电 路产生的注入系统的谐波只有 １２ｎ ± １ 次，
ia＝Id－iK 逐 渐 减 小 ，当 iK 增 大 到 Id，ia＝0， Ｖ Ｔ １ 关断，换相结束。
下面对重叠角的计算进行推导，以自 然换相点 a 作为坐标原点，相邻两相电压 表达式为
因此 将式代入上式，可计算出
当时
ωt＝０，由
i
＝
K
０
解得
ｋ，代入上式得
（２）
换相结束
，
i
＝
K
I
，
d
对
iK
进行计算
突变，ａ 相电流从负载电流 Id 逐渐减小到 ０， ｂ 相电流从 ０ 逐渐增加到 Id，这段时间 ＶＴ１、 ＶＴ２ 同时导通，相当于 ａ 和 ｂ 相短路，两相
间
电压为
u
－
b
u
，
a
它
在
两相
组成
的电
路中
产
生
环
流
ik，由
于回
路中存在两个来自电感L，T
谐波对继电保护的影响及抑制措施
ｗｗｗ．ｅａｇｅ．ｃｏｍ．ｃｎ
２００９ 年第 ９ 期·电气时代 ｜ ７ ７
随着测试技术的不断升级，高端电子测试仪器，特别是通信相关测试仪器出现了软件盗版现象，这给使用者带来了比一般软件盗版 更为严重的危害。一些不法经销商向厂家采购仪器硬件，甚至是二手仪器，然后私自进行硬件改造升级和盗版软件预装，以低于正常市 场的价格提供给客户使用，客户看似节省了部分成本，但实际是冒了很大的技术风险。由于加装的这些盗版软件并未得到生产厂家的正 式授权，且是非法改造与加装，存在着很多技术问题和风险。此外，生产厂商提供的一系列后续服务，如升级、补丁等，也可以使仪器 使用者获得最大的价值。东方集成提供的每台仪器都是正版的，附有国家一级计量单位出具的计量合格证书，保证仪表功能完好，附件 齐全，指标达到原出厂标准。利用这些仪器设备以及东方集成成功的租赁模式，移动设备制造商可以用有限的资金有效打造核心竞争力。
在光纤差动保护中，当 ＴＡ 断线时，本侧的保护
起动，存在差流，但收不到对侧的信号而不会误动，
如果谐波使对侧的保护也起动，那么在 ＴＡ 断线的情 况下，保护就可能误动。
变压器的差动保护通常都采用突变量作为起动 判据。采用相电流采样值的突变量作为起动判据或 者采用基于半周积分算法的相电流工频变化量作为 判据，两者都无法完全消除谐波的影响，都可能导 致保护不正常起动。
谐波畸变的度量方法是将一个畸变的周期电流 或电压波形展开成傅里叶级数，可以用式（１）和式（２） 来表达
∑∞
ｉ（ｔ）＝ Ｉｈｃｏｓ（ｈω０ｔ＋φｈ） （１）
ｈ ＝１
∑∞
ｕ（ｔ）＝ Ｕｈｃｏｓ（ｈω０ｔ＋θｈ） （２）
ｈ ＝１
式中 Ｉ ——第ｈ次谐波峰值电流； ｈ Ｕ ——第 ｈ 次谐波峰值电压； ｈ φ ｈ ——第 ｈ 次谐波电流相位； θ ——第 ｈ 次谐波电压相位； ｈ
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1 晶闸管整流装置的谐波分析
谐波电流注入电网，使供电系统各处电压产生谐波分量，有可能和供电系统形成并联谐振或串联谐振，所在供电系统接入大功率的整流装置之前，应进行谐波分析，预测谐波量的大小及产生的危害，并提出相应的抑制措施。
整流装置所产生的谐波，有特征谐波和非特征谐波之分。
特征谐波是指整流装置运行在正常条件下所产生的谐波，所谓正常条件是指：（1）网侧电压各相对称且为正弦波；（2）变压器、整流臂（阀）的参数和整流延迟角也对称；（3）直流侧电流为理想恒定值。
特征谐波具有离散性的幅值频谱，可利用数学方法进行比较准确的计算。
下面以中国铝业河南分公司水电厂（以下简称：河电）整流直降工程中的整流装置为例来分析晶闸管整流产生的高次谐波的特征。
1.1 晶闸管整流设备的概况
河电整流所现装备4组整流直降机组，4台整流变压器参数如下：
A
I kVA
S V
kV U ZHSFP
N N N )142802/(74.249:49588:1005/115:⨯型号：
接线方式：N d n I I U d d Y %23.0%;84.10;/115==Φ
移相角分别为： 5.22,5.7,5.7,5.22++--
4台整流柜参数如下： 输入电压：V 1000~3 AC
接线方式：同相逆并联
额定输出：40.25MW
输出电压：1120V DC
输出电流：35000A DC
其接线方式如图1
所示
每台整流变阀侧共有两组（共6相）交流绕组，以#
1变为例，即分别输出111111c b a 、、和121212c b a 、、两组三相对称交流电压，同相之间互差 180电角度，与网侧绕组分别组成11/d Y n 和5/d Y n 的接线组别，考虑到4台整流变相邻之间有 15的移相角（即从 5.22~5.7~5.7~5.22--++）则整流变阀侧电压相序如图2所示。
整流柜采用同相逆并联的接线方式，组成两组三相桥式全控整流电路，其整流柜接线如图3（以整流柜接线为例，每个桥臂上有四个晶闸管并联使用，图中只画出一个）所示。
从图1~图3的分析可知：河电直降整流系统，在4台整流机组同时运行时，对于110kV 的网侧来说，等效于一个整流相数为24相，整流脉波数P=48的整流线路。
则该整流系统在网侧所产生的高次谐波的谐波次数n 由下式决定：
1±=kp n
式中：
整流脉波数
；
、、自然数，取谐波次数；
------p k n (321)
可见，当k 取自然数时，该系统所产生的谐波次数n=47、49、95......。
以上的结论，是基于这样的一个条件，即4台机组同时运行并且接在一条母线上组成一个等效24相、对称的整流系统。
但在实际应用中，如若4台机组中有一台退出运行，或者是4台机组不在同一条母线上运行时，情况就不同了，此时，整流机组所产生的谐波量将大大增加，且所产生的特征谐波也只能由三相桥式整流方式来决定了。
1.2 晶闸管整流装置的谐波分析
如图3中，设整流柜输出直流电流为d I ，以整流变阀侧A 相为例，设A 相电流为a i ，若设晶闸管触发延迟角
0=α，则a i 的波形如图4所示：
a i 的表达式为：
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧<≤<≤<≤--<≤---<≤-==ππππππππππwt wt I wt wt I wt wt f i d
d a 6/506/56/6/6/0
6/6/56/50)(
从a i 的函数表达式及a i 的图形中可清晰地看出：该函数)(wt f i a =的周期是π2，每只晶闸管在一个整流周期内导通3/2π，并且符合狄利克雷收敛定理的条件，那么，该函数a i 一定能用傅里叶级数来表达。
根据该函数a i 的特点，a i 的傅里叶级数展开式为：。