諧波產(chǎn)生

《物理學(xué)名詞》第三版。2100433B

2019年經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

電網(wǎng)諧波主要由發(fā)電設(shè)備(電源端)、輸配電設(shè)備以及電力系統(tǒng)非線性負(fù)載等三個(gè)方面引起的。

(1)電源端產(chǎn)生的諧波

發(fā)電機(jī)的三相繞組在制作上很難做到絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，由于制作工藝影響，其鐵心也很難做到絕對(duì)的均勻一致，加上發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性等其他一些原因，會(huì)產(chǎn)生一些諧波，但一般來(lái)說(shuō)相對(duì)較少。

(2)輸配電過(guò)程產(chǎn)生的諧波

電力變壓器是輸配電過(guò)程中主要的諧波來(lái)源，由于變壓器的設(shè)計(jì)需要考慮經(jīng)濟(jì)性，其鐵心的磁化曲線處于非線性的飽和狀態(tài)，使得工作時(shí)的磁化電流為角頂型的波形，因而產(chǎn)生奇次諧波。較高的變壓器鐵心飽和程度使得其工作點(diǎn)偏離了線性曲線，產(chǎn)生了較大的諧波電流，其奇次諧波電流的比例可以達(dá)到變壓器額定電流的0.5%以上。

(3)電力設(shè)備產(chǎn)生的諧波

1)整流晶閘管設(shè)備。由于整流晶閘管廣泛應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源、機(jī)電控制、充電裝置等許多方面，給電網(wǎng)帶來(lái)了相當(dāng)多的諧波。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由整流設(shè)備引起的諧波將近達(dá)到全部諧波的40%，是諧波的一個(gè)主要來(lái)源。

2)變頻設(shè)備。電動(dòng)機(jī)、電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備中常用的變頻設(shè)備，因?yàn)榇蟛糠质窍辔豢刂疲渲C波成分比較復(fù)雜，除了整數(shù)次的諧波成分外，還含有一定分?jǐn)?shù)次的諧波成分，變頻設(shè)備的功率一般較大，其廣泛應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)造成的諧波也越來(lái)越多。

3)氣體放電類(lèi)電光源。氣體放電類(lèi)電光源如高壓鈉燈、高壓汞燈、熒光燈以及金屬鹵化物燈等，其伏安特性的非線性相當(dāng)嚴(yán)重，有的電光源還具有負(fù)伏安特性，這些都會(huì)給輸電網(wǎng)帶來(lái)奇次諧波成分。

4)家用電器設(shè)備。在空調(diào)器、冰箱、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇等含有繞組的用電設(shè)備中，由于不平衡電流的變化也能使電源波形發(fā)生改變。另外，計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、溫控炊具、調(diào)光燈具等，因其具有一定的調(diào)壓整流功能，也會(huì)產(chǎn)生高次的奇次諧波成分。這些家用電器設(shè)備也成為諧波的一個(gè)主要來(lái)源。

5)其他用電設(shè)備。

間諧波往往由較大的電壓波動(dòng)或沖擊性非線性負(fù)荷所引起，所有非線性的波動(dòng)負(fù)荷，如電弧焊、電焊機(jī)、各種變頻調(diào)速裝置、同步串級(jí)調(diào)速裝置及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等均為間諧波波源，電力載波信號(hào)也是一種間諧波。

在各種電壓等級(jí)供電網(wǎng)中都可能出現(xiàn)間諧波。間諧波源主要有靜止頻率變換器，循環(huán)換流器，感應(yīng)電機(jī)和電弧設(shè)備等。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種變頻器、開(kāi)關(guān)電源、UPS和電子鎮(zhèn)流器等電力電子裝置應(yīng)用日益增多，它們所產(chǎn)生的電網(wǎng)諧波污染引起了人們的重視。上述電力電子裝置的整流電路直流側(cè)均采用大電容進(jìn)行濾波，因此，這類(lèi)電力電子裝置從本質(zhì)上講屬于電壓源型諧波源，在這個(gè)諧波電壓源作用下，其交流側(cè)輸入電流波形會(huì)有嚴(yán)重畸變，使大量的諧波電流注入電網(wǎng)，給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的諧波污染 。