諧波(harmonic wave),從嚴格的意義來講,諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量,一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數分解,其余大于基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講,由于交流電網有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這時“諧波”這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念,才有了“分數諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。
諧波產生的原因主要有:由于正弦電壓加壓于非線性負載,基波電流發生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。
泛音是物理學上的諧波,但次數的定義稍許有些不同,基波頻率2倍的音頻稱之為一次泛音,基波頻率3倍的音頻稱之為二次泛音,以此類推。
諧波污染
諧波研究的意義,是因為諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低,使電氣設備過熱、產生振動和噪聲,并使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振,使諧波含量放大,造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作,使電能計量出現混亂。對于電力系統外部,諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。
諧波抑制
為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題,基本思路有兩條:一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波,這對各種諧波源都是適用的;另一條是對電力電子裝置本身進行改造,使期不產生諧波,且功率因數可控制為1,這當然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設諧波補償裝置的傳統方法就是采用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波,又可補償無功功率,而且結構簡單,一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,補償效果也不甚理想。
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