荧光灯
在荧光灯中, 在荧光灯中,每隔半个周波电压被建立起来 直到荧光灯被点亮, 直到荧光灯被点亮,点亮状态下荧光灯呈负阻特 其电流由感性的非线性整流器来限制, 性,其电流由感性的非线性整流器来限制,因此 电流是畸变的.另外, 电流是畸变的.另外,当前使用的电子镇流器产 生的谐波类似于过去使用的老式线圈镇流器. 生的谐波类似于过去使用的老式线圈镇流器.
谐波所带来的问题
1. 用于医疗诊所的灵敏仪器经历计算机死机 和元件故障. 和元件故障.这是因为电容器组投切时产 生的扰动引起的. 生的扰动引起的.
2. 大楼中的电梯不能可靠的工作.这是 大楼中的电梯不能可靠的工作. 由于电动控制电路中的对谐波敏感引 起的. 起的. 办公大楼中的配电设备的严重故障. 3. 办公大楼中的配电设备的严重故障. 测量中线电流和相电流几乎相等. 测量中线电流和相电流几乎相等.这 是由谐波电流引起的. 是由谐波电流引起的.
纯电容的功率
含有谐波时的电路谐振
谐振发生条件: 谐振发生条件:
X Lh = ωh L = X Ch
1 = ωh C
谐振角频率: 谐振角频率:
ωh =
1 LC
串联谐振
Z = R + j( X L X C )
XC Z h = R + j (hX L ) h
串联谐振
jRX L X C Z= R( X L X C ) jX L X C
电弧炉
谐波 次数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 谐波电流(基波%) 谐波电流(基波%) 资料1 资料 3.2 4.0 1.1 3.2 0.6 1.3 0.4 0.5 >0.5 资料2 资料 4.1 4.5 1.8 2.1 无数据 1.0 1.0 0.6 >0.5 资料3 资料 4.5 4.7 2.8 4.5 1.7 1.6 1.1 1.0 >1.0
旋转电机
旋转电机的线圈是被嵌入到线槽中的, 旋转电机的线圈是被嵌入到线槽中的,由于 这些线槽不可能严格按正弦波形分布, 这些线槽不可能严格按正弦波形分布,从而使得 产生的磁动势是畸变的, 产生的磁动势是畸变的,因此旋转电机也被认为 是谐波源.但是, 是谐波源.但是,在三相电机中线圈的分布方式 是被用来减少5次谐波和 次谐波.另外, 次谐波和7次谐波 是被用来减少 次谐波和 次谐波.另外,大型发 电机通常是通过三角形连接的变压器接入电网的, 电机通常是通过三角形连接的变压器接入电网的, 因而阻断了3次谐波的流通 一般来讲, 次谐波的流通. 因而阻断了 次谐波的流通.一般来讲,由旋转 电机产生的谐波与由其他谐波源产生的谐波相比, 电机产生的谐波与由其他谐波源产生的谐波相比, 是可以忽略不计的. 是可以忽略不计的.
In HRI n = *100% U1
谐波畸变分量的度量方法
电压和电流的畸变因数(总谐波畸变率 电压和电流的畸变因数(总谐波畸变率THD) )
1 THDV = V1
Vrms 2 ∑ V = (V ) 1 2 1rms
2 h
∞
1 THDI = I1
I rms 2 ∑ I = ( I ) 1 2 1rms
6脉波变流器 脉波变流器
E
E > 0,α < 900 E > 0,α < 900
整理器- 整理器-ac/dc 逆变器- 逆变器-dc/ac
谐波源分布情况
行业 整流装置 造纸 化学 建筑材料 冶金 机械制造 铁路 公共事业 楼宇 通信 合计 比例(%) 比例(%) 16 15 5 9 8 19 20 14 2 122 66 1 1 0 0 8 4 1 1 2 3 2 交流电力 调整电路 最大谐波源用户数 周波 变流器 电弧炉 办公及家 用电器 1 2 5 1 8 1 4 13 1 43 23 12 6 1 无谐波源 用户 2 1 5 2 1 合计 19 19 17 20 20 20 26 27 3 186 100
谐波的基本原理
1,谐波的基本概念 ,
u (t ) = 2U sin( 初相角
ω = 2π f = 2π / T
谐波的基本原理
sin(ωt )
sin(2ωt )
sin(3ωt )
sin(4ωt )
谐波的基本原理
sin(ωt )
sin(ωt ) + 0.5sin(2ωt )
静止无功补偿装置
静止无功补偿装置是一种平衡的三相设备, 静止无功补偿装置是一种平衡的三相设备, 它用晶闸管来控制并联电容器或并联电抗器每半 个周波中的导通时间, 个周波中的导通时间,以便将终端设备电压维持 在一个给定值.因此他会产生非正弦的斩波电流. 在一个给定值.因此他会产生非正弦的斩波电流.
三相电力变流器
2 V
1 + THD
2 I
S1
基波视在功率
含有谐波时的功率表示
畸变功率D 畸变功率
D = S (P + Q )
2 2 2 2
功率因数
P pf = S
电流和电压峰值因数
电流峰值因数
CCF =
∑I
h=2
h
I1
电压峰值因数
VCF =
∑V
h=2
h
V1
无源元件中的功率
纯电阻的功率
纯电感的功率
1 PR = ∑Vh I h 2 h=1 1 QL = ∑Vh I h 2 h=1 1 QL = ∑Vh I h 2 h=1
电力系统谐波
——基本原理,分析方法 基本原理, 基本原理 以及抑制方法
报告人: 报告人:
引言
近年来, 近年来,谐波问题变得越来越严重 其主要趋势有: 其主要趋势有: 1,电力公司为改善功率因数而大 量使用电容器组. 量使用电容器组. 2,工业界为提高系统的可靠性和 效率而广泛使用电力电子变流器. 效率而广泛使用电力电子变流器.
直流/交流变流器 直流 交流变流器
电动车 光电或风能系统 航空和航天电源 不间断电源( 不间断电源(UPS) ) 变频交流电动机驱动
E
电池变换器
电池变流器广泛使用于光能或风能系统中, 电池变流器广泛使用于光能或风能系统中, 他们通过电池和电网之间的能量交换来控制交 流电网的频率. 流电网的频率.通常用一台变压器来匹配变流 器的交流电压和电网电压. 器的交流电压和电网电压.
有功功率P 有功功率
p (t ) = u (t )i (t )
1 T P = ∫ p(t )dt T 0
= ∑Vhrms I hrms cos(θ h φh )
h =1
∞
含有谐波时的功率表示
视在功率S 视在功率
S = Vrms I rms
=
∑V
h =1
∞
2 hrms
I
2 hrms
= S1 1 + THD
sin(ωt ) + (1/ 3)sin(3ωt ) + (1/ 5)sin(5ωt ) + (1/ 7)sin(7ωt )
sin(ωt ) + (1/ 3)sin(3ωt ) +(1/ 5)sin(5ωt ) + (1/ 7)sin(7ωt ) +(1/ 9)sin(9ωt )
sin(ωt ) + (1/ 3)sin(3ωt ) + (1/ 5)sin(5ωt ) + (1/ 7)sin(7ωt ) + (1/ 9)sin(9ωt ) + (1/11)sin(11ωt )
变压器
Φ Φ
4 56
i
1 23
t
i
1 5 4
t
2
3
Φ
变压器磁通
6
变压器(考虑到磁滞影响) 变压器(考虑到磁滞影响)
Φ
Φ
4 56 i 1 23
t
1
i 2
3
t
电弧炉
电弧炉的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重 非线性引起的.电弧的不稳定性和随机性, 非线性引起的.电弧的不稳定性和随机性,使得 其电流谐波频谱十分复杂, 其电流谐波频谱十分复杂,其谐波频率分布主要 是集中在0.1～ 是集中在 ～30Hz.电弧炉工作在熔炼期间谐 . 波电流很大,但是工作在精炼期间时, 波电流很大,但是工作在精炼期间时,由于电弧 特性较稳定,谐波电流较小. 特性较稳定,谐波电流较小.电弧炉谐波电流随 时间变化很大. 时间变化很大.
变压器
电力变压器是一种谐波源,由于经济原因, 电力变压器是一种谐波源,由于经济原因, 变压器所使用的磁性材料通常在接近非线性或就 在非线性区域运行.在这种情况下, 在非线性区域运行.在这种情况下,即使所加的 电压是正弦的,变压器的励磁电流也是非线性的, 电压是正弦的,变压器的励磁电流也是非线性的, 因而包含谐波(主要是3次谐波).如果励磁电 次谐波). 因而包含谐波(主要是 次谐波).如果励磁电 流是正弦的,则电压就是非线性的. 流是正弦的,则电压就是非线性的.
h =1
∞
∞
f (t ) = Ao + ∑ [C h sin( hω 0 t + ψ h )]
1 A0 = ∫ f (t )dt T 0 2 T An = ∫ f (t )cos(hω0t )dt T 0 2 T Bn = ∫ f (t )sin(hω0t )dt T 0
T
h=1
ψ h = Ah2 + Bh2
Ah ψ h = arctan( ) Bh
谐波表示法
f (t ) = ∑ Bh sin(hω0t )
h= h =1
0
2π
4π
1 1 f (t ) = (sin(ω0t ) sin(5ω0t ) sin(7ω0t ) π 5 7 1 1 + sin(11ω0t ) + sin(13ω0t )........) 11 13