谐波产生(老司机给你科普一下)

(1)谐波的含义

在振动中，认为振动产生的波中具有一定频率和最大振幅的正弦波称为基波。高于基频的其他小波称为谐波。

谐波的电力系统定义:将周期性的非正弦电量(电压或电流)用傅里叶级数分解，得到一系列大于电网基频的分量，称为谐波。

(基波及其表达式)

(基波和2.3.4次谐波)

(混合有2.3.4次谐波的复合波)

(2)谐波的产生

电力系统是由发电、变电、输配电和用电四个环节组成的整体，每个环节都可能产生谐波。

发电:略...

变电站链接:省略...

输配电环节:略...

用电环节:用电系统中的谐波主要由非线性负载引起。因为正弦电压被施加到非线性负载，所以基波电流被扭曲以产生谐波。主要的非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

三次谐波公式:

复杂复用公式:

(3)非线性设备的含义

简而言之，设备中产生的电流波形是间歇性或突变性的，它不是可以用线性规律运算的连续函数。一般用傅里叶级数来描述。

示例:

上图为三相整流电路，整流后的电流波形为阶梯方波，右图为按傅里叶级数展开的频谱，显示五次、七次谐波比例较高。

另一个例子:

上图为单相整流电路，整流后的电流波形是断续的，右图为傅里叶级数展开的频谱，其中三次谐波比例很高。

(4)三次谐波电流的特殊性

三次谐波电流主要由单相非线性负载(如荧光灯、节能灯、镇流器等)产生。).由于频率的特殊性，三次谐波对电网中性线的影响尤为严重。三相电网中，基波相位差为120°；三次谐波相位差为360°。

从下图可以看出，当各相线上的三次谐波电流汇集在零线上时，它们的瞬时值直接同相相相加，因此零线上的三次谐波电流一般是相线上三次谐波电流的3倍左右，甚至大于相线上的基波电流。