諧波分量

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諧波分量是中國的一個科技名詞。

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名詞解釋

諧波分量是指一個周期電氣量的傅立葉級數中次數大於1的整數倍分量。電網諧波主要來自於3個方面：發電源質量不高產生諧波；輸配電系統產生諧波；用電設備產生的諧波。

諧波的來源

電網諧波來自於3個方面： 

一是發電源質量不高產生諧波：  

發電機由於三相繞組在製作上很難做到絕對對稱，鐵心也很難做到絕對均勻一致和其他一些原因，發電源多少也會產生一些諧波，但一般來說很少。  

二是輸配電系統產生諧波：  

輸配電系統中主要是電力變壓器產生諧波，由於變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設計變壓器時考慮經濟性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點偏離線性越遠，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。  

三是用電設備產生的諧波：  

晶閘管整流設備。由於晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用，給電網造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置採用移相控制，從電網吸收的是缺角的正弦波，從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負載時則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達基波的30%；接容性負載時則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈衝整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明：由整流裝置產生的諧波占所有諧波的近40%，這是最大的諧波源。  

變頻裝置。變頻裝置常用於風機、水泵、電梯等設備中，由於採用了相位控制，諧波成份很複雜，除含有整數次諧波外，還含有分數次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨着變頻調速的發展，對電網造成的諧波也越來越多。  

電弧爐、電石爐。由於加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩定，引起三相負荷不平衡，產生諧波電流，經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是2 7次的諧波，平均可達基波的8% 20%，最大可達45%。  

氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬於氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴重，有的還含有負的伏安特性，它們會給電網造成奇次諧波電流。  

家用電器。電視機、錄像機、計算機、調光燈具、調溫炊具等，因具有調壓整流裝置，會產生較深的奇次諧波。在洗衣機、電風扇、空調器等有繞組的設備中，因不平衡電流的變化也能使波形改變。這些家用電器雖然功率較小，但數量巨大，也是諧波的主要來源之一。

諧波分量測試

諧波分量包括輸入電壓總諧波分量和輸入電流總諧波分量。由於輸入電壓波形畸變較小，電壓總諧波分量也較小而輸入電流波形畸變較大，電流總諧波分量較高。採用8793A型諧波測試儀對幾種彩色電視機的輸入電壓總諧波分量一、輸入電流總諧波分量、功率因數以及輸入電流各次諧波分量進行了測量。

較高的諧波產生的影響

實踐證明，較高的諧波特別是高次諧波會沿輸電線路產生傳導干擾和輻射干擾，對供電系統產生污染，影響其它用電設備的安全經濟運行。如使發電機和變壓器產生附加功率損耗，對繼電器、自動保護裝置、電子計算機及通信設備產生干擾而造成誤動作或計算誤差。因此，無論從保護電網的安全運行還是從用電設備的正常工作來看，防止和減小電流諧波對電網的污染，抑制電磁干擾，已成為全球性普遍關注的問題。國際電工委員會與之相關的電磁兼容法規對電器設備的各次諧波都做出了限制性的要求，世界各國尤其是發達國家已開始實施這一標準。我國商檢局會同對外貿易經濟合作部已經下發了《關於對六種進口商品實施電磁兼容強制檢測的通知》。通知要求自2000年1月1日起，對個人計算機、顯示器、打印機、開關電源、電視機和音響設備六種進口商品實施電磁兼容強制檢測，以更好地保護我國的電磁環境。

降低諧波分量的措施

彩色電視機諧波分量過高的原因主要來源於圖電路兩個方面。一是開關電源產生的巧高頻波及其高次諧波沿輸入導線的傳導（傳導干擾），這可以通過在電視機的輸人端接入的防電磁干擾的複式濾波器（彩色電視機一般都接有此電路）解決。測試表明，只要適當選擇元器件的參數，便可較好地抑制這種干擾。二是由於在電視機的輸入端採用了橋式整流電容濾波電路，由於這種電路充電時間常數小，二極管導通角小，造成輸人電流波形產生了嚴重的畸變。因此，改善橋式整流電容濾波電路的輸人特性，是降低電流諧波分量的關鍵，也是提高線路功率因數的有效措施。已問世的無源功率因數校正電路（PPFC）和有源功率因數校正電路（APFC）較好地解決了諧波分量與功率因數的關係。實踐證明，採用電路可使輸人電流總諧波分量降低到30%以下，功率因數可提高到0.95以上。而採用APFC電路可使輸人電流總諧波分量降低到10%以下，功率因數提高到0.99以上。

輸入電流總諧波分量、功率因數及3，5，7次諧波都得到了很大改善。建議在彩色電視機中推廣和技術，以減小電磁污染。