谐波抑制测试方法

建筑电气设计中电源谐波抑制方法探析

[摘要]电力是一种常用的能源，无论是人们的日常生活还是工业生产，都离不开电力供应。人们对于供电质量的要求越来越高，电源谐波的存在成为了电气设计中的一大危害。本文通过简述电源谐波的概念，讨论电源谐波存在的危害性，并提出建筑电气设计中电源谐波抑制方法，从而更为有效地减轻或消除电源谐波，提高供电质量与可靠性。

[关键词]电气设计；电源谐波；谐波抑制

1 电源谐波的概念

电源谐波的定义是：在一个周期之内电气量的正弦波分量，电源谐波的频率与基波频率之间是整数倍的关系。从电源谐波的定义中可以看出来，只要电源的电压或者电流的波形并非是正弦波，那么，就会出现电源谐波。而当电压加在电阻、电容、电感之类的线性负载上时，不会改变波形，因此，其电压与电流的波形都是正弦波。然而，当电压加在非线性负载时上，其电压与电流的波形都会变成非正弦波，这时，通过电网的电流就是非线性的，就产生了电源谐波。

2 电源谐波存在的危害性

2.1 电源谐波会增加电器设备的附加谐波损耗

一是谐波电流会增加变压器的铜损与漏磁消耗，并且谐波电压会增加变压器的铁损，使变压器温度上升，加速变压器损坏。二是电源谐波会使电机的振动与机座发生共振，从而使电机过热，损坏电机元件。三是电

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有关变频器谐波抑制方法的思考与探讨

作者：杜振杰 赵稳兴

来源：《城市建设理论研究》2012年第33期

摘要：在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,用变频器调速有诸多优点,采用变频器驱动的电动机系统节能效果明显,调节维护简单,网络化等优点,而被越来越多的应用, 但它带来的干扰问题亦倍受关注。本文主要分析了变频器谐波产生的原因和危害,并针对这一问题提出相应的对策。

关键词：变频器； 谐波的产生； 危害； 抑制； 中图分类号：TN773文献标识码： A 文章编号： 前言

变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。下面对谐波的产生及抑制方法加以深入的分析

谐波的定义及测试方法

1．谐波的定义及测试方法

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”。

目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK系列示波器（可采用WAVESTAR软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G（失真仪）和TEK系列示波器（可采用WAVESTAR软件进行谐波分析）。

使用下面的方法计算信号的THD： THD 122A2 A32 A4 A52 A62 A72 2A1

其中A1是幅频特性中基波的幅值，而A2 、A3、A4、A5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD值。

采用WAVESTAR软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： 8.1%

7.4%

6.6%

5.9%

5.2%

4.4%

3.7%

3.0%

《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业

题目要求：

对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1： 3) ；变压器一次侧相电压有效值??1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。

试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。

要求：

1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。 2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。

3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。

4. 对设计步骤给出必要的文字说明。

按照要求，先进行滤波。对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。

所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。

首先求最小补偿电容C??????：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示：

图1 基波与各次谐波电流

从图中可以看出，

????5≈1.411?? ????7≈0.937?? ????11≈0.626?? ????13≈0.508??

根据教材给出的公式，按

谐波的定义及测试方法

1．谐波的定义及测试方法

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”。

目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK系列示波器（可采用WAVESTAR软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G（失真仪）和TEK系列示波器（可采用WAVESTAR软件进行谐波分析）。

使用下面的方法计算信号的THD： THD 122A2 A32 A4 A52 A62 A72 2A1

其中A1是幅频特性中基波的幅值，而A2 、A3、A4、A5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD值。

采用WAVESTAR软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： 8.1%

7.4%

6.6%

5.9%

5.2%

4.4%

3.7%

3.0%

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风电系统抑制谐波措施探究

作者：付可欣 吕海玲

来源：《科学与财富》2012年第06期

摘要：针对风力发电系统的输出功率易受到风速情况的影响，具有随机性、间歇性等特点，提出运用无源滤波器（PPF）、有源滤波器（APF）来抑制风电系统谐波，改善风电电能质量。运用MATLAB软件对PPF和APF的谐波抑制效果进行了仿真，验证了PPF和APF在风电系统谐波抑制方面具有良好的效果。 关键词：风电系统；谐波抑制；PPF；APF 1、引言

随着经济社会的发展进步，人类对能源的需求量越来越大。世界能源危机和环境污染日趋严重，在这样的背景下，可再生、无污染的风能利用开始在世界各国崛起。我国幅员辽阔、地形复杂，风能资源储量丰富，在我国大力发展风力发电技术、实现对风能的综合利用是解决能源危机与环境污染问题的最有效途径之一。

但是，风力发电系统的原动力来自自然界的风，而风具有间歇性、随机性等特点，这就导致了风力发电系统的输出电流不稳定，这一缺点限制了风力发电系统的推广使用。由于谐波的存在，增加了系统中元件的谐波损耗，降低了发电

《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业

题目要求：

对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1： 3) ；变压器一次侧相电压有效值??1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。

试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。

要求：

1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。 2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。

3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。

4. 对设计步骤给出必要的文字说明。

按照要求，先进行滤波。对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。

所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。

首先求最小补偿电容C??????：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示：

图1 基波与各次谐波电流

从图中可以看出，

????5≈1.411?? ????7≈0.937?? ????11≈0.626?? ????13≈0.508??

根据教材给出的公式，按

电力谐波的危害及抑制治理

[摘要]谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商。谐波已引起人们的高度重视，国际电工委员会（iec）已于1988年开始对谐波限定提出了明确的要求，我国于1993年颁布了限制电力系统谐波国家标准g13／t14549-1993《电能质量公用电网谐波》。规定了公用电网谐波电压限值和用户向公共电网注入谐波电流的允许值。只有我们采取一系列防企高次谐波入侵电网的各项措施，电网一定会越来越高效、稳定、安全运行。 [关键词]谐波；危害；抑制；治理 1.谐波源的分类

成为谐波源的非线性用电设备，就其非线性特性而言主要以下3大类：

（1）电子开关型：主要为各种交直流变流装置、双向晶闸管可控开关设备以及pwm变频器等电力电子设备：

（2）铁磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器、电动机等，其铁磁饱和特性呈现非线性：

（3）电弧型：交流电焊机和交流电弧炉等。 2.谐波对电力系统的危害 2.1对电力电容器的危害

当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

摘要

随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。

在电力电网中，存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。

现代电力系统集发电、变电、输电、配电和用电于一体，涉及范围广，且元件繁多，结构复杂。为了确保电力系统的安全、可靠、经济运行，以及一旦发生故障后，能快速地消除或隔离故障，尽快恢复正常运行，在电力系统中需要大量的高新技术。本文从谐波的产生、谐波抑制技术、电力滤波器原理及应用、基于小波的电力系统谐波分析四个方面来研究电网谐波，并通过对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是根据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响。总之谐波抑制的目的在于能够更好的在工农业生产中减少电

河南理工大学万方科技学院毕业设计（论文）

摘要

随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。

在电力电网中，存在大量非线性负载,引起电网电流波形不再是正弦波。这一非正弦波可用傅里叶级数分解成为一个直流量，基波正弦量和一系列频率为基波频率整数倍的高次谐波正弦分量之和。各国对电力电网电压正弦波形畸变的极限值都有明确的规定，要求用户对接入电网的设备产生的谐波应采取一定措施，进行抑制。

现代电力系统集发电、变电、输电、配电和用电于一体，涉及范围广，且元件繁多，结构复杂。为了确保电力系统的安全、可靠、经济运行，以及一旦发生故障后，能快速地消除或隔离故障，尽快恢复正常运行，在电力系统中需要大量的高新技术。本文从谐波的产生、谐波抑制技术、电力滤波器原理及应用、基于小波的电力系统谐波分析四个方面来研究电网谐波，并通过对算法仿真要用到的谐波信号进行了建模，这些信号模型都是根据实际电网信号进行分类建模得来的，虽然具有理想化的特点，但是并不影响对算法本身优劣性能的影响。总之谐波抑制的目的在于能够更好的在工农业生产中减少电