谐波电流范文精选

1、谐波电流的产生

理想的电力系统是以单一恒定的工业频率和规定的电压水平供应电能，电能质量是用频率、电压和波形畸变来衡量的。中国交流供用电系统电压、电流的频率是50Hz，成为基波频率，标准的波形是正弦波。波形畸变现象的产生主要是由于大容量电力和用电整流或换流设备，以及非线性负荷造成的。这些设备即使供给它理想的正弦波电压，它取用的的电流也是非正弦的，这种非正弦的畸变电流可以分解为基波和一系列的谐波电流分量。国际电工标准中定义：谐波为一周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数。由于谐波的频率是基波频率的整数倍数，通常也称它为高次谐波。谐波电流是由负载产生的，谐波电流通过谐波阻抗产生谐波电压，由于负载阻抗大于系统阻抗，所以谐波电流值的大小由负载阻抗来确定，与基波电压值和供电网的阻抗几乎无关，大多数谐波源可视作恒流源，谐波电流的流向是由负载测流向电源侧。

电力系统中主要的谐波电源有：冶金和化工用的电解整流设备，电气化铁路机车，各类金属轧制设备，直流电机调速装置，同步电机励磁装置，高压直流输电的大功率换流装置，各类稳压电源，灯光调节器，中频炉、高频炉等，还有一些设备，属于随机和波动性的一般谐波源，如旋转电机（发电机和电动机），变压器、电弧炉及家用电器等。

2、谐波电流的危害

由于各种谐波源产生的谐波电流在连接的供用电系统中到处流动，所以对电力系统造成污染的范围很广、距离很远，影响到整个电力系统的电气环境，包括系统本身和广大用户。谐波电流对电力系统的危害归纳起来主要有:

2.1由于旋转电机阻抗较小，谐波电流易进入，产生频率较高的旋转磁场，感应出的高频电流造成附加功率损耗和转子发热，绝缘老化引起振动，达不到额定转速。

2.2由于谐波电流使电源电压发生各类畸变或传入干扰电平，从而影响电子计算机和其它精密电子控制设备的正常工作。

2.3谐波电流使电容器组与系统之间发生某次谐波频率的并联电流谐振，导致谐波电流放大，从而使电容器过负荷或过电压损坏；对电力电缆也会造成过负荷或过电压击穿。

摘要：文章通过分析谐波产生的原因，引出了适用于火电发电厂消除谐波危害的有效措施，即有源电力滤波器（APF），并且提出了计算谐波电流的经验公式，使得APF的选择更加合理，从而更有效地减小谐波的危害。

Abstract： This article leads to effective measure for eliminating harm of harmonics from thermal power plant which is active power filter （APF） by analyzing how harmonics are produced. And， this article provides emprical formula which makes choice for APF more reasonable， accordingly reduces harm of harmonics.

关键词：谐波；有源电力滤波器（APF）；谐波电流

Key words： harmonics；active power filter （APF）；harmonic current

中图分类号：TH132.43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0026-02

0 引言

谐波是现代电子的副产品，当大量个人计算机（单相负荷）、UPS、变频设备或能够将交流转换成直流的电子设备使用时，就产生了大量谐波。随着现代科学技术的不断发展，和国家节能减排工作的深入推进，火力发电厂的厂用电设备越来越多的用到变频装置，且单机容量较大，这类非线性负载会产生大量谐波电流，并进入厂用电系统，对系统内各种用电设备包括变压器、电动机、电缆等均会造成不同程度的危害，因此消除或抑制谐波危害就显得十分必要。

1 谐波的定义、产生的机理及危害

摘要:本文介绍了电气没备发射的谐波电流大小以及与设备的哪些参数有关和如何估算大小，指明近代出现电压型谐波源的谐波量更大，比较分析单相负载中有不同的谐波源时，如何估算中性线电流IN的大小，简单介绍了谐波阻抗计算的难点所在。

关键词：电压型谐波源电流型谐波源N线电流谐波阻抗

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

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。

2、谐波源分类

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。

摘要　简要介绍了工厂供电系统中的谐波电流及其计算方法。并在此基础上分析了电力有源滤波器的原理及谐波电流的抑制。

关键词　谐波电流：有源滤波器：工厂电系统

随着电力电子技术的不断发展。越来越多的大容量可控硅整流设备、各种变流器和变频器在工业生产中被广泛应用。这些非线性负载一方面向电网注入谐波电流。另一方面又是工厂供电系统中的终端用户。因此。可有效地就地抑制谐波电流，以减小其对整个电力系统造成的危害，具有十分重要的意义。

1　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。

2　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、交一交变频装置、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成有关，称为电路的特征谐波。对称三相变流电路的网侧特征谐波次数为：

摘 要：在三相平衡系统中，有可能存在谐波电流，影响最显著的是三次谐波。中性线三次谐波电流值等于相线谐波电流的3倍，选择导线截面时，应考虑谐波电流的影响。文中阐述了谐波电流的产生原因，说明了考虑谐波时电缆截面选择的方法，进而达到正确选择电缆截面的目标。

关键词：基波 谐波 三次谐波 电缆截面选择

引言

在交流电网中，由于许多非线性电气设备的投入和运行，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的正弦波。常见的谐波源有换流设备、电弧炉、铁芯设备、照明设备、日常生活用电器等非线性设备，在电气设计和选型过程中，我们应重视谐波产生的影响。

1 谐波电流的影响及对谐波认识的现状

电气回路除50HZ的基波负载电流外，还附加有非性负载产生的过大含量的高次谐波电流，则回路会因此而过载，使过流防护电器频繁跳闸，由于不了解谐波的产生原因和电气原理，常误认为是断路器、熔断器的额定电流太小而更换电流大许多的断路器、熔断器，而不更换大截面积的回路导体，此种做法是不正确的，会造成回路过载而过电流防护电器不动作的问题产生，最终将因回路长期过载而导致短路和各种电气危害的发生。

谐波电流能引起相线过载，但最常见的和危险的导体过载是三相四线回路中的中性线过载。通常不重视谐波过载的危害，认为中性线只通过三相不平衡电流，其值很小，中性线截面只取为相线截面的二分之一至三分之一。

2 谐波电流的产生原因分析

前言

摘要：电流谐波对于电气设备的危害性已成为行业共识，如何治理谐波是摆在企业面前一个亟待解决的重要课题。本文就通过研究分析电气设备中产生谐波的危害性，提出了一些个人见解，希望能为同行和有关单位提供参考。

关键词：电流谐波；电气设备；危害及控制

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

在非线性阻抗性类型的电力设备进行供电时，很大机率会出现谐波，谐波会对电力系统产生较大影响，阻碍电气设备的正常运作，尤其是电容器、变压器以及电机设备。本文介绍了谐波对电气设备的影响，探讨分析了导致电气设备产生谐波的因素，并根据这些因素提出了可采取的有效治理措施。希望能够通过维护电气设备的正常运行与保证电气设备的供电质量，降低谐波产生的损害，为同类行业提供有效的参考。

一、谐波来源

一般能够引发谐波电流的非线性因素是电力体系内部结构中的变压器，主要是变压器所具有的可控硅电容器、交直流可控硅的控制部件、电抗器组、空载电流等。此外，引发电力体系出现谐波的另一个因素是不同类型的非线性负荷用户，例如中频炉、电弧炉、家用电器、可控硅换流与整流、低气压电气设备等，这部分设施会从电网处吸收基波功率，而且将自身产生的谐波功率与谐波电流传输至电网中。谐波电流在低压一端位置转移至高压一端位置，再流入电力系统，造成电力体系的每一处电压均出现谐波。目前，因为谐波造成的电气设备故障事件数不胜数，所以必须予以重视，及时处理电气设备故障问题，以保证电网、电力体系的正常运行。

摘要：电力系统中谐波电流检测方法有好几种，目前有模拟滤波器、基于FFT的谐波电流检测、Fryze有功电流检测、同步检测法，有瞬时无功功率检测方法、d-q坐标变换检测方法、基于神经网络的谐波电流检测方法，等等。采用基于BP算法的多层神经网络（亦称BP网络）的谐波电流检测方法是目前研究较多的谐波检测方法。该文章相对这些谐波电流检测方法的基本原理以及各自存在的一些局限性进行研究。

关键词：谐波电流；电力系统；检测

一、引言

近年来，随着电力电子技术的迅速发展，各种新型电力电子器件相继进入市场，随之而来的谐波污染日益严重，由电网谐波引起的电能质量问题也日益受到重视，采用有源电力滤波器已成为谐波补偿的一种重要趋势。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，极性相反的补偿电流与其相抵消，其中，谐波电流的正确检测是决定补偿效果的重要环节。下面就分别论述一下目前这几种谐波电流检测方法。

二、谐波电流的检测方法

(一）模拟滤波器

模拟滤波器的实现方法是：当信号不含低于基频的次谐波时采用低通滤波器，当信号含有次谐波时采用带通滤波器来获得基波分量，用减法从信号中减去基波分量就得到分量。该方法具有简单快速的优点，但是这种检测方式有很多缺陷：对环境的依赖较高，当，电网频率波动或滤波器的元件参数变化时效果变差：无法分离出基波中的有功与无功分量；当谐波频率与基波接近时，滤波器的归一化截止频率很小，波动特性很差；特别是当基波频率不固定而在较大范围波动时，滤波器设计非常困难。

（二）Fryze有功电流检测

摘要 主要讲述的是电解铝整流系统对供电系统的电能质量的影响，探讨了如何选取整流系统谐波电流和无功补偿装置容量之间的联系，其所得到的结果对滤波器的设计和电力系统的安全运行提供了参考依据。电解铝所用的直流电源是利用大功率元件的整流系统取得的，同时电网受到了整流系统所产生出来的大量高次谐波的污染，在特定的情况下甚至会造成非特征谐波。如果不抑制超标的谐波和优化较大的无功功率，将影响供电系统的电能质量和电解铝整流系统的安全运行。

关键词 整流；谐波电流；无功补偿

中图分类号F426.61 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）82-0026-02

在大功率元件的整流系统中，通常采用电容进行对其无功的补偿。可是整流装置会有大量的谐波电流产生，因而在配置无功补偿装置时所用的参数不科学，就会出现供电系统谐振或者谐波电流放大的现象。实践经验证明，本现象直接受到装置的设计参数和供电系统在运行方式的影响。所以，设计人员和运行人员最关注的问题就是谐波电流的科学控制和最优的无功补偿。

1 电解铝整流系统的特征

电解铝是以氧化铝为原料，在冰晶石熔体中进行熔盐电解的化学过程，其反应过程在电解槽中进行，通过电解提取金属铝的炼制过程[1]。其特征如下：

1）耗电量比较大

电解铝工业生产消耗大量电能，素有“电老虎”之称，原铝直流电耗最低可达12 900kW·h/t·Al，它跟原料及其生产方法有很大的关系。

摘 要：最近电平逼近是模块化多电平逆变器（MMC）常用的调制方法之一，当模块数偏少，或者调制电压过低时，输出电流会产生畸变.从原理上分析了MMC输出电流谐波畸变产生的原因，然后提出了一种抑制MMC输出电流谐波的控制方法.该方法对输出电流进行分频提取后通过PI调节器得到反相谐波电压，最后将反相谐波电压叠加到调制电压上获得总的参考电压.所提出的方法简单可行，易于实现.仿真分析和实验结果表明，采用本文所提出的方法，模块化多电平变流器输出电流的畸变得到较好的抑制.

关键词：谐波抑制；稳压控制；最近电平逼近；模块化多电平变流器；广义积分器

中图分类号：TM46 文I标志码：A

Harmonic Suppression Strategy of Output

Current for Modular Multilevel Converter

RONG Fei，TIAN Xinhua，HUANG Shoudao，WANG Hui

（College of Electrical and Information Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）

Abstract：Nearest level modulation is a common modulation method for Modular Multilevel Converters （MMC）. As the number of modules is few or the modulation voltage is low， the output current is distorted. Firstly， this paper theoretically analyzes the reason why the harmonic of output current is distorted in MMC， and then proposes a control method to suppress the harmonics. The method extracts the harmonics of output current， and through a proportional integral regulator， the negative harmonic voltages is obtained. Lastly， the harmonic voltages are added to the modulation reference voltage. The purpose of this method is to obtain the total reference voltage. The proposed method is simple， feasible， and easy to implement. The simulation and experimental results show that the distortion of the output current of MMC is suppressed by the proposed method.

【摘 要】抑制谐波和提高功率因数是涉及电力电子技术、电气自动化技术和电力系统的一个重大课题。本文首先对谐波的危害进行了简述，分析了谐波的定义，重点讨论了三相瞬时无功功率理论，并对以此为基础的谐波电流检测法PQ法进行了理论分析和仿真验证。

【关键词】功率因数；谐波抑制；瞬时无功功率

0 引言

电力电子技术在推动电力系统发展，灵活高效地利用电能的同时，其设备又成为电力系统中最主要的谐波源，同时消耗无功功率[1-2]。谐波的危害是多方面的，主要体现在：1）对供配电线路的危害：主要是影响线路的稳定运行和电能质量；2）对电力设备的危害：包括对电力电容器的危害、对电力变压器的危害和对电力电缆的危害；3）对用电设备的危害：包括对电动机的危害、对低压开关设备的危害和对弱电系统设备的干扰。4）对人体和电力测量准确性的影响：目前采用的电力测量仪表当谐波较大时将产生计量混乱，测量不准确。谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围的电器环境带来极大影响并对人体健康存在潜在危害，被公认为电网的危害和人体生命的杀手。

1 电力谐波的定义

目前国际普遍定义谐波为：谐波是一个周期电气量正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍[3]。以正弦波电压为例，可以表示式（1）：式中U是电压有效值，θ是初相角，ω是角频率，T为周期；对于周期为T的非正弦波信号，在满足狄里赫利的条件下，可分解为如式（2）的傅立叶级数。

2 基于PQ法的谐波电流和无功电流检测设计

2.1 三相瞬时无功功率理论