01 諧波的含義

在振動(dòng)學(xué)里認(rèn)為一個(gè)振動(dòng)產(chǎn)生的波里具有一定頻率的振幅最大的正弦波叫基波。其他高于基波頻率的小波就叫作諧波。

電力系統(tǒng)對(duì)諧波的定義：對(duì)周期性非正弦電量(電壓或電流)進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。

（基波及其表達(dá)式）

（基波及2.3.4次諧波）

（摻入2.3.4次諧波后的復(fù)合波）

02 諧波的產(chǎn)生

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸配電和用電這四個(gè)環(huán)節(jié)所組成的整體，每個(gè)環(huán)節(jié)均有可能產(chǎn)生諧波。

發(fā)電環(huán)節(jié)：略...

變電環(huán)節(jié)：略...

輸配電環(huán)節(jié)：略...

用電環(huán)節(jié)：用電系統(tǒng)中諧波主要是由非線性負(fù)載引起，由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。

三次諧波公式：

復(fù)合波公式：

03 非線性設(shè)備含義

簡(jiǎn)言之，設(shè)備中產(chǎn)生的電流波形是斷續(xù)的或突變的，它不是一個(gè)可采用線性法則進(jìn)行運(yùn)算的連續(xù)函數(shù)，一般要采用傅里葉級(jí)數(shù)來描述它。

例如：

上圖為三相整流回路，整流后的電流波形為階梯方波，右圖是按傅里葉級(jí)數(shù)展開后的頻譜，可以看出五次和七次諧波比例很高。

又如：

上圖為單相整流回路，整流后的電流波形為斷續(xù)波形，右圖是按傅里葉級(jí)數(shù)展開后的頻譜，其中三次諧波比例很高。

04 三次諧波電流的特殊性

三次諧波電流主要是由單相非線性負(fù)載（如熒光燈，節(jié)能燈及鎮(zhèn)流器等）產(chǎn)生的。

因其頻率的特殊性，三次諧波在電網(wǎng)中性線上產(chǎn)生的后果尤為嚴(yán)重。在三相電網(wǎng)中，基波各相的相位差為 120°；而三次諧波相位差為360°。

由下圖可見，各相線內(nèi)的三次諧波電流在中性線上匯集時(shí)，其瞬時(shí)值是直接同相相加的，故中性線上的三次諧波電流一般為約為3倍的相線上的三次諧波電流，甚至?xí)笥谙嗑€上的基波電流。

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