怎樣識別諧波源負載

時間：2020-01-05作者：北京航天愛威電子技術(shù)有限公司瀏覽：667

 　　工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域設(shè)備的種類繁多，哪些設(shè)備是諧波源負載?哪些設(shè)備不是諧波源負載?掌握識別諧波源負載的方法十分重要。當電網(wǎng)上的諧波源負載較多時，就要考慮諧波控制的問題。

　　從理論上講，看一個負載是否產(chǎn)生諧波電流，就是看它的電壓與電流是否是線性的關(guān)系。如果是非線性關(guān)系，就是諧波源。按照這個原則就能夠區(qū)分出所有的諧波源負載。

　　實際上，經(jīng)常遇到的諧波源主要有兩類，整流電路和相控調(diào)功電路。

　　整流電路廣泛應(yīng)用在變頻器、中頻爐、直流電機驅(qū)動器、UPS電源，以及各類電子設(shè)備的場合。相控調(diào)功電路電路采用可控硅調(diào)整導(dǎo)通角，從而控制燈光的強弱或電爐的溫度。

　　需要注意的一點是，二極管構(gòu)成的整流電路本身并不會產(chǎn)生嚴重的諧波，只有當整流電路的后面連接了紋波濾波電容以后，才會產(chǎn)生嚴重的諧波電流。很多教科書中，在分析整流電路產(chǎn)生的諧波電流時，沒有考慮濾波電容的情況，這與實際情況相差很遠。

　　為了簡化對問題的分析，我們從單相整流電路的分析開始，三相整流電路產(chǎn)生諧波電流的機理與此相同。

　　圖1所示的是一個帶濾波電容的單相整流電路，大部分整流電路中都包含這個電容，否則直流電壓的紋波很大。電容上電壓保持在接近交流電峰值的電平。當交流電的電壓**電容上的電壓時，電網(wǎng)上沒有電流流入負載。這時，負載的電流由電容供給，隨著輸出電流，電容的電壓開始降低，在某個時刻，交流電的電壓會**電容上的電壓，這時，電網(wǎng)上才會有電流流入電容(給電容充電，使電容上的電壓升高)和負載中。因此，電網(wǎng)僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流，電流的形狀為脈沖狀，如圖1所示。根據(jù)付立業(yè)分析，這種脈沖狀電流中包含了豐富的諧波成分。

　　圖1 單相整流器的電路與電壓、電流波形

　　同樣的道理，3相整流器也會產(chǎn)生諧波電流，但是這時對應(yīng)每個基波的波峰，不是一個脈沖電流，而是兩個脈沖電流，如圖2所示。

　　無論單相整流器還是三相整流器，他們的電流波形都發(fā)生了畸變，不再是正弦波電流，因此包含了諧波成份。

　　圖2 三相整流器的電路與電壓、電流波形

　　帶有濾波電容的整流器從電網(wǎng)吸取脈沖電流。單相整流電路在每個交流電周期內(nèi)，產(chǎn)生兩個脈沖電流，稱為2脈整流器;對于3相整流電路，每個周期產(chǎn)生6個脈沖電流，稱為6脈整流器。除此以外，還有12脈整流器、18脈整流器等。

　　整流器所產(chǎn)生的諧波的種類與整流器脈數(shù)有關(guān)，具體關(guān)系如下：

　　M = PN ± 1

　　式中：

　　M = 整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)

　　P = 整流器的脈數(shù)

　　N取自然數(shù)。

　　圖3是常見信息設(shè)備的電流波形及諧波畸變率。

　　圖3 典型信息設(shè)備的電流波形

　　圖4是變頻器的輸入電流波形與電壓波形，圖中的雙峰波形時電流波形，其中包含了豐富的諧波成分，主要是5次和7次諧波。

　　圖4 變頻器的諧波電流波形

　　在分析一臺設(shè)備是否是諧波源時，只要看他的電源輸入電路是否為整流電路，或者晶閘管調(diào)功電路。如果是，就要考慮控制諧波電流的問題。

　　對于三相設(shè)備，可以使用HTHF諧波濾波器。但是在訂貨時，要明確是普通整流電路，還是相控調(diào)功電路。如果不能確定時，要向設(shè)備的廠商咨詢。對于整流電路的設(shè)備，使用HTHF濾波器后，可以**總諧波電流畸變率THID小于8%，對于相控調(diào)功電路，使用HTHF濾波器后，可以**總諧波電流畸變率THID小于15%。

　　對于單相設(shè)備，可以使用SPHF單相諧波濾波器。SPHF單相諧波濾波器是專門為了電腦等信息設(shè)備開發(fā)的設(shè)備，能夠有效減小3次以上的各次諧波電流，消除3次諧波電流導(dǎo)致的零線過熱引起的火災(zāi)隱患。還能保護電腦等設(shè)備免受雷電的傷害，是現(xiàn)代化辦公環(huán)境中理想設(shè)備。


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