諧波的產生

電力系統中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線性電力設備 （大功率可控硅、變頻器、UPS、開關電源、中頻爐等）的廣泛應用產生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產生諧波電壓。對非正弦的畸變電流作傅立葉級數分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數倍的分量為諧波。諧波是電能質量的重要指標。

諧波濾波器的原理就是為諧波電流提供一個低阻抗通道，使諧波電流通過濾波器形成回路，而不流入電網，你可以通俗的理解為將諧波短路。

5次諧波濾波器會吸收部分7次諧波電流

7次諧波濾波器會對5次諧波電流有一定的放 大，即會惡化5次諧波影響。

諧波的危害

● 諧波使公用電網中的元件產生附加的損耗，降低了發電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱，甚至引起火災。

● 諧波會影響電氣設備的正常工作，使電機產生機械振動和噪聲等；使變壓器局部嚴重過熱；使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞。

● 引起電網諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會對系統，特別是對電容器和與之串聯的電抗器形成很大的威脅，經常使電容器和電抗器燒毀。

● 諧波會導致繼電保護，特別是微機綜合保護器與自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和生產損失。諧波還會使電氣測量儀表計量不準確，產生計量誤差，給用電管理部門或電力用戶帶來經濟損失。

● 臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設備產生干擾，輕則產生噪聲、降低通信質量、計算機無法正常工作，重則導致信息丟失，使工控系統崩潰。

如何減小變頻器的5次和7次諧波？

對于三相輸出變頻器，只要開關頻率為基波頻率的整數倍，就不包含5次諧波。

就三相對稱電路而言，一般沒有偶次諧波，3的整數倍的諧波也被互相抵消，因此，通常只包含6k±1次諧波。

k=1時，就是5、7次諧波。從這個角度講，需要考慮5、7次諧波。

實際上，如果變頻器設計的好。假設是SPWM變頻器，變頻器的開關頻率fc是信號基波頻率fs的整數倍，fc/fs為載波頻率比，假設fc/fs=N，那么，變頻器輸出不包含N-2次以下的諧波。

如果N=20，那么，不包含18次以下的諧波，也就不包含5、7次諧波。

濾波磁環只對一般高頻雜波信號的濾除效果較好，對于變頻器產生的3.5.7次諧波，一般變頻器專用的輸入輸出電抗器就有很好的抑制作用。

電源內的5次和7次諧波，消除解決的措施？

1、可以用電感L與電容C串聯諧振的方法濾除；

2、電路結構類似電容器串聯限流保護電抗器的補償電路；

3、可以用下列計算式估算電感L與電容C的大小：

2πfL = 1/2πfC

4πfπfLC = 1

LC = 1/314×314×25 = 4/314×314×100 = 1/157×157×100

LC = 0.44 （C：μF，H:H）