第六章波形畸變與電力諧波(1)

1、第六章第六章 波形畸變與電力諧波波形畸變與電力諧波 l選用正弦函數(shù)交流電波形的理由選用正弦函數(shù)交流電波形的理由l諧波問題的提出諧波問題的提出l現(xiàn)代電力系統(tǒng)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的2個(gè)顯著特點(diǎn)加重了波形個(gè)顯著特點(diǎn)加重了波形畸變問題畸變問題l諧波的危害和影響諧波的危害和影響 l1893年年4月，美國(guó)電氣工程月，美國(guó)電氣工程師師A.E.Kennelly發(fā)表了一發(fā)表了一篇論文，他說(shuō)如果交流電采篇論文，他說(shuō)如果交流電采用正弦波，就可以引入用正弦波，就可以引入“阻阻抗抗”概念，和直流電路一樣概念，和直流電路一樣可利用歐姆定律來(lái)計(jì)算交流可利用歐姆定律來(lái)計(jì)算交流電路。電路。l這篇文章發(fā)表后，正弦波立這篇文章發(fā)表后，正

2、弦波立即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。l電力系統(tǒng)已經(jīng)很難保證純正弦波形了。近年來(lái)，由于電力電子設(shè)備的廣泛使用電力系統(tǒng)已經(jīng)很難保證純正弦波形了。近年來(lái)，由于電力電子設(shè)備的廣泛使用導(dǎo)致諧波含量不斷增加，諧波已經(jīng)成為電氣工程中一個(gè)重要的問題。導(dǎo)致諧波含量不斷增加，諧波已經(jīng)成為電氣工程中一個(gè)重要的問題。l諧波干擾一般由非線性電壓諧波干擾一般由非線性電壓/電流特性的設(shè)備產(chǎn)生。現(xiàn)在大部分工業(yè)、商業(yè)和家電流特性的設(shè)備產(chǎn)生?，F(xiàn)在大部分工業(yè)、商業(yè)和家庭負(fù)荷都是非線性的，使得低壓供電網(wǎng)（乃至高電壓等級(jí)電網(wǎng)）中的諧波干擾庭負(fù)荷都是非線性的，使得低壓供電網(wǎng)（乃至高電壓等級(jí)電網(wǎng)）中的諧波干擾水平成為一

3、個(gè)嚴(yán)重問題。水平成為一個(gè)嚴(yán)重問題。 l諧波畸變可以看作是對(duì)電力系統(tǒng)（電磁環(huán)境）的一種污染，諧波電流總量超過(guò)諧波畸變可以看作是對(duì)電力系統(tǒng)（電磁環(huán)境）的一種污染，諧波電流總量超過(guò)一個(gè)特定限值時(shí)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)很多麻煩問題。一個(gè)特定限值時(shí)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)很多麻煩問題。l基于上述原因，現(xiàn)如今電力諧波和與其相關(guān)聯(lián)的電磁干擾問題已經(jīng)成基于上述原因，現(xiàn)如今電力諧波和與其相關(guān)聯(lián)的電磁干擾問題已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。為研究的熱點(diǎn)。1. 1. 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)：電氣元件非線性化現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)：電氣元件非線性化2. 現(xiàn)代電力系統(tǒng)一個(gè)顯著特點(diǎn)：現(xiàn)代電力系統(tǒng)一個(gè)顯著特點(diǎn)： 強(qiáng)調(diào)功率處理與控制的能力強(qiáng)調(diào)功率處理

4、與控制的能力一、以適合于用電負(fù)荷需要的最佳電能形態(tài)提供電力，滿足用戶對(duì)不同頻率、電壓、電流、波形及相數(shù)的要求，順應(yīng)生產(chǎn)與產(chǎn)品多樣性、個(gè)性化、高效益的發(fā)展趨勢(shì)。二、隨著超大容量的電力電子裝置的實(shí)用化，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正試圖將其快速、實(shí)時(shí)與靈活可控應(yīng)用于電網(wǎng)的電能輸送與分配，達(dá)到可靠穩(wěn)定，高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。三、電力系統(tǒng)中的FACTS技術(shù)與CUSTOM POWER技術(shù)。 近年來(lái)，電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展異常迅猛，主要原因有以下近年來(lái)，電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展異常迅猛，主要原因有以下兩點(diǎn)：兩點(diǎn)：1) 1) 做為高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，做為高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，功率半導(dǎo)體制造技術(shù)功率半導(dǎo)體制造技

5、術(shù) 的進(jìn)步的進(jìn)步使得開關(guān)器件的功率處理能力和切換速度有了顯著的使得開關(guān)器件的功率處理能力和切換速度有了顯著的 提高，電力電子裝置的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大。提高，電力電子裝置的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大。2) 2) 微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命性進(jìn)步微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命性進(jìn)步使電力電子裝置控制使電力電子裝置控制 器的性能取得了很大進(jìn)展；器的性能取得了很大進(jìn)展；FACTS分類框圖分類框圖6 kV ,6 kA GTO全控器件（全控器件（IGBT）已應(yīng)用于）已應(yīng)用于200MW HVDC 西北華中背靠背聯(lián)網(wǎng)工程擴(kuò)建項(xiàng)目360M750M1100MW，330kV,500kV.換流站控制及自動(dòng)化裝置國(guó)產(chǎn)化實(shí)驗(yàn)在我校重點(diǎn)實(shí)

6、驗(yàn)室展開。能利用控制信號(hào)從關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)嗎可控閥器件可控閥器件能利用控制信號(hào)從導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)嗎 導(dǎo)通可控閥器件導(dǎo)通可控閥器件導(dǎo)通狀態(tài)閉鎖閥器件導(dǎo)通狀態(tài)閉鎖閥器件反向截止晶閘管SCR整流二極管 D反向?qū)ňчl管三端雙向晶閘管TRIACGTOGTR，MOSFET，IGCT IGBT反向?qū)℅TO不可控閥器件不可控閥器件非導(dǎo)通狀態(tài)閉鎖閥器件非導(dǎo)通狀態(tài)閉鎖閥器件控制信號(hào)解除后還保持導(dǎo)通狀態(tài)嗎 導(dǎo)通關(guān)斷可控閥器件導(dǎo)通關(guān)斷可控閥器件電力電子閥器件按導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)分類電力電子閥器件按導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)分類NNY YNY電流驅(qū)動(dòng)型電壓驅(qū)動(dòng)型 功率集成器件 PID智能模塊IPM，功率集成電路PIC 電力電子變換的基

7、本方式技術(shù)分類電力電子變換的基本方式技術(shù)分類輸入輸入輸出輸出直直 流流交交 流流直直 流流交交 流流 直流變換直流變換（直流斬波）逆變換逆變換 順變換順變換（整流方式）交流變換(CFVV)交流功率調(diào)整頻率變換(VFVV)相數(shù)變換波形變換 但是，作為供電電源與用電設(shè)備間的非線性接口電路，但是，作為供電電源與用電設(shè)備間的非線性接口電路，在完成（實(shí)現(xiàn)）功率控制和處理的同時(shí)，所有電力電子裝置在完成（實(shí)現(xiàn)）功率控制和處理的同時(shí)，所有電力電子裝置都不可避免地產(chǎn)生非正弦波形，都不可避免地產(chǎn)生非正弦波形，向電網(wǎng)注入諧波電流，使公向電網(wǎng)注入諧波電流，使公共連接點(diǎn)共連接點(diǎn)( PCC )( PCC )的電壓波形嚴(yán)重

8、畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干的電壓波形嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾擾( EMI )( EMI )。并且隨著功率變換裝置容量的不斷增大、使用并且隨著功率變換裝置容量的不斷增大、使用數(shù)量的迅速上升和控制方式的多樣性等，電力電子裝置潛在數(shù)量的迅速上升和控制方式的多樣性等，電力電子裝置潛在的負(fù)作用會(huì)日益突出。的負(fù)作用會(huì)日益突出。電力諧波及其危害已成為現(xiàn)代電力系電力諧波及其危害已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的一大重要問題。統(tǒng)的一大重要問題。3. 電力系統(tǒng)諧波問題的提出電力系統(tǒng)諧波問題的提出 從電力工業(yè)發(fā)展歷史來(lái)看，電力系統(tǒng)波形畸變問題早在從電力工業(yè)發(fā)展歷史來(lái)看，電力系統(tǒng)波形畸變問題早在19351935年年就已被一些德國(guó)專

9、家就已被一些德國(guó)專家 (Rissik.H(Rissik.H等等) )所關(guān)注，并有相應(yīng)的論著發(fā)表。所關(guān)注，并有相應(yīng)的論著發(fā)表。19451945年有了諧波的經(jīng)典論文年有了諧波的經(jīng)典論文 ( (付氏分析做為諧波計(jì)算的基礎(chǔ)付氏分析做為諧波計(jì)算的基礎(chǔ)) )。但是。但是其影響與推動(dòng)遠(yuǎn)未與實(shí)際需求相吻合。其影響與推動(dòng)遠(yuǎn)未與實(shí)際需求相吻合。 7070年代初，美國(guó)的年代初，美國(guó)的KimbarkKimbark教授從教授從HVDCHVDC的研究出發(fā)，理論性、的研究出發(fā)，理論性、權(quán)威性地分析了電力系統(tǒng)諧波問題。權(quán)威性地分析了電力系統(tǒng)諧波問題。 IEEEIEEE也從電力系統(tǒng)諧波工作組報(bào)告為始，正式將其列為專門學(xué)也從電力

10、系統(tǒng)諧波工作組報(bào)告為始，正式將其列為專門學(xué)術(shù)問題，有組織地加以研究，并且于八十年代（術(shù)問題，有組織地加以研究，并且于八十年代（8686）開始每）開始每2 2年召年召開一次世界性會(huì)議并出版論文集。開一次世界性會(huì)議并出版論文集。4.有關(guān)諧波問題的若干認(rèn)識(shí)有關(guān)諧波問題的若干認(rèn)識(shí)4.1 從世界性的能源和環(huán)境角度來(lái)認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)諧波研究工作的重要性和必要性 近年來(lái)，全世界科技界普遍關(guān)注著被稱為世界性的兩大問題，即l能源能源（降損節(jié)能、合理開發(fā)和應(yīng)用）（降損節(jié)能、合理開發(fā)和應(yīng)用）,l環(huán)境環(huán)境（環(huán)保意識(shí)、環(huán)境改善與治理）。（環(huán)保意識(shí)、環(huán)境改善與治理）。l綠色（潔凈環(huán)境，食品，電源綠色（潔凈環(huán)境，食品，電源 .

11、 ） 可以說(shuō)諧波問題是隨電力電子技術(shù)的出現(xiàn)相伴而產(chǎn)生的，從合理使用能源出發(fā)，大量使用大功率電力電子裝置（從電能產(chǎn)生到傳遞，消耗的全過(guò)程中都有采用）是必然趨勢(shì)，是主流方向，但是由此產(chǎn)生的負(fù)作用或者說(shuō)與經(jīng)典純正弦波形相違背的結(jié)果，帶來(lái)了電網(wǎng)公害諧波污染，這是與世界性的自然環(huán)境問題相類同的電氣環(huán)境污染問題，而且其影響面更大距離更遠(yuǎn)。為此，已有人提出了“電氣環(huán)境工程學(xué)”之說(shuō)。4.2 諧波污染與危害諧波污染與危害 由于電力電子變換器是通過(guò)高頻控制電壓和電流的導(dǎo)通與關(guān)斷從而實(shí)現(xiàn)電功率的控制與處理的，它必然形成陡峭的電壓和電流變化，產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變和高頻電磁波，統(tǒng)稱為電磁干擾EMI。l干擾途徑分類： 1）

12、傳導(dǎo)干擾（電壓和電流傳播與交互影響）； 2）輻射干擾（電磁感應(yīng)，靜電耦合，電磁輻射）l在工程技術(shù)中，電力諧波污染主要表現(xiàn)為： 1）對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響與危害； 2）對(duì)與其有牽連的電氣信號(hào)的干擾與破壞。在電力危害方面：在電力危害方面：1) 1) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)等的旋轉(zhuǎn)電機(jī)等的( (換流變壓器過(guò)載換流變壓器過(guò)載) )附加諧波損耗與發(fā)熱，附加諧波損耗與發(fā)熱，縮短使用壽命（由此，也有人認(rèn)為諧波標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)以能量縮短使用壽命（由此，也有人認(rèn)為諧波標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)以能量大小來(lái)估計(jì)更重要大小來(lái)估計(jì)更重要) )。2) 2) 諧波諧振過(guò)電壓，造成電氣元件及設(shè)備的故障與損壞。諧波諧振過(guò)電壓，造成電氣元件及設(shè)備的故障與損壞

13、。3) 3) 電能測(cè)量的定義和方法不適應(yīng)。電能測(cè)量的定義和方法不適應(yīng)。在信號(hào)干擾方面：在信號(hào)干擾方面：1) 1) 對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電話通訊質(zhì)量下降對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電話通訊質(zhì)量下降. .2) 2) 重要和敏感的自動(dòng)控制、保護(hù)裝置不正確動(dòng)作重要和敏感的自動(dòng)控制、保護(hù)裝置不正確動(dòng)作. .3) 3) 危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行. .4.3 污染與綜合治理污染與綜合治理 對(duì)自然界可能出現(xiàn)的各種危害與隱患，科學(xué)的處理對(duì)自然界可能出現(xiàn)的各種危害與隱患，科學(xué)的處理方法通常是以預(yù)防為主，即所謂防患于未然。而事實(shí)方法通常是以預(yù)防為主，即所謂防患于未然。而事實(shí)上

14、，正象世界上對(duì)自然環(huán)境污染的治理情形一樣，對(duì)電上，正象世界上對(duì)自然環(huán)境污染的治理情形一樣，對(duì)電力系統(tǒng)的諧波危害也出現(xiàn)了力系統(tǒng)的諧波危害也出現(xiàn)了“先污染，后治理先污染，后治理”的現(xiàn)狀。的現(xiàn)狀。 電力行業(yè)諧波管理規(guī)定中強(qiáng)調(diào)電力行業(yè)諧波管理規(guī)定中強(qiáng)調(diào), 諧波污染的綜合治理諧波污染的綜合治理應(yīng)采取應(yīng)采取“誰(shuí)污染誰(shuí)污染,誰(shuí)治理誰(shuí)治理”的原則的原則 。l綜合治理的工作應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：綜合治理的工作應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：l1) 抑制諧波電流的發(fā)生與注入；抑制諧波電流的發(fā)生與注入；l2)改善裝置的功率因數(shù)與無(wú)功功率的補(bǔ)償；改善裝置的功率因數(shù)與無(wú)功功率的補(bǔ)償；l3) 濾波器最佳安裝位置的合理選擇；濾波器最佳安

15、裝位置的合理選擇；l4) 電磁干擾的消除與電磁兼容性；電磁干擾的消除與電磁兼容性；l5) 多種功能一體化處理；多種功能一體化處理；l6) 普遍采用具有法規(guī)約束的措施，改變先污染后治理普遍采用具有法規(guī)約束的措施，改變先污染后治理的被動(dòng)局面。的被動(dòng)局面。l諧波的防治主要應(yīng)從以下兩方面采取技術(shù)措施：諧波的防治主要應(yīng)從以下兩方面采取技術(shù)措施：l1) 從電網(wǎng)的整體角度出發(fā)，在系統(tǒng)的諧波主要危害點(diǎn)從電網(wǎng)的整體角度出發(fā)，在系統(tǒng)的諧波主要危害點(diǎn)采取采取就近補(bǔ)償就近補(bǔ)償措施，阻止諧波電流注入系統(tǒng)，使危害措施，阻止諧波電流注入系統(tǒng)，使危害限制在最小范圍；限制在最小范圍；l2) 針對(duì)具體諧波源特性，在設(shè)計(jì)電力電子裝

16、置時(shí)就應(yīng)針對(duì)具體諧波源特性，在設(shè)計(jì)電力電子裝置時(shí)就應(yīng)考慮在電路上和控制策略上采取有效的校正手段，最考慮在電路上和控制策略上采取有效的校正手段，最終做到終做到就地消除就地消除諧波源。諧波源。5. 諧波研究工作的進(jìn)展諧波研究工作的進(jìn)展 1985年，國(guó)際上第一本由新西蘭著名教授J.ARRILAGA等合寫的“電力系統(tǒng)諧波”專著出版，較詳細(xì)、系統(tǒng)地闡述了這方面的知識(shí)。2008年由中國(guó)電科院對(duì)新版本翻譯出版。 1988年，我國(guó)電力專家和教授吳競(jìng)昌、孫樹勤等人合作編著了“電力系統(tǒng)諧波”。后改寫為“供電系統(tǒng)諧波”，至今仍為普遍需求的讀本。l1993年我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局正式頒布了“電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

17、，使諧波管理工作逐漸規(guī)范化、科學(xué)化，法規(guī)化。由此推動(dòng)各個(gè)電力公司建立了諧波監(jiān)測(cè)站。2008年該標(biāo)準(zhǔn)開始重新修訂。l2008年歐盟亞洲電能質(zhì)量中國(guó)合作組成立，開展對(duì)國(guó)內(nèi)諧波等電能質(zhì)量問題的案例分析和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的宣貫工作。l20072008年我國(guó)電力與鐵路合作開展了電鐵諧波和負(fù)序關(guān)鍵問題研究，投資2170萬(wàn)元。近日開始項(xiàng)目驗(yàn)收工作。 我國(guó)電力界諧波研究工作的開展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：我國(guó)電力界諧波研究工作的開展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：1. 諧波認(rèn)識(shí)與知識(shí)普及階段（諧波認(rèn)識(shí)與知識(shí)普及階段（80年代初）；年代初）；2. 研制分析測(cè)量手段和實(shí)際普查階段（研制分析測(cè)量手段和實(shí)際普查階段（80年代后期）；年代后期）

18、；3. 諧波標(biāo)準(zhǔn)的制定與深化研究、綜合治理階段諧波標(biāo)準(zhǔn)的制定與深化研究、綜合治理階段 （90年代至今）。年代至今）。一、波形畸變及其定義一、波形畸變及其定義二、非正弦量有效值和諧波總畸變率二、非正弦量有效值和諧波總畸變率三、非正弦電路的功率和功率因數(shù)三、非正弦電路的功率和功率因數(shù)四、三相電路中的諧波四、三相電路中的諧波 l1893年年4月，美國(guó)電氣工程月，美國(guó)電氣工程師師A.E.Kennelly發(fā)表了一發(fā)表了一篇論文，他說(shuō)如果交流電采篇論文，他說(shuō)如果交流電采用正弦波，就可以引入用正弦波，就可以引入“阻阻抗抗”概念，和直流電路一樣概念，和直流電路一樣可利用歐姆定律來(lái)計(jì)算交流可利用歐姆定律來(lái)計(jì)算交

19、流電路。電路。l這篇文章發(fā)表后，正弦波立這篇文章發(fā)表后，正弦波立即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用即在電氣工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。論文中提出，正弦交流電路如同直流電路一樣，電壓和電流有效值之比為一常數(shù)，稱之為阻抗；因此，在線性電路中是遵守歐姆定律的。他從電氣參數(shù)計(jì)算上說(shuō)明了采用正弦函數(shù)波形交流電的理由。 Sine voltages drive sine currents, and sine currents produce sine voltage drops. Is this true for the sine waveform only or for any function? To answer dir

20、ectly, it is a peculiarity of the sine wave.其內(nèi)涵是指，1、只有正弦函數(shù)電壓在電路中驅(qū)動(dòng)正弦電流流動(dòng)，并產(chǎn)生正弦電壓降，其它函數(shù)是不可能的；2、交流電壓和電流遵守比例關(guān)系的電路是由線性元件組成的。 一般而言，電路均由線性元件組成，當(dāng)施加正弦波電壓時(shí)，流過(guò)該一般而言，電路均由線性元件組成，當(dāng)施加正弦波電壓時(shí)，流過(guò)該電路的電流仍然保持正弦函數(shù)波形；如果電路中含有感性元件或容性電路的電流仍然保持正弦函數(shù)波形；如果電路中含有感性元件或容性元件，改變的只是電流與電壓的比例大小和相位變化。元件，改變的只是電流與電壓的比例大小和相位變化。 反之，施加于電路的電壓仍

21、然為正弦波形，而電流發(fā)生波形的變化，反之，施加于電路的電壓仍然為正弦波形，而電流發(fā)生波形的變化，則說(shuō)明該電路含有非線性元件。電流波形被畸變了。則說(shuō)明該電路含有非線性元件。電流波形被畸變了。 ktUusin2i)sin(2tIkkiu電路中常用的三種線性二端元件：電路中常用的三種線性二端元件：電阻R：任何時(shí)刻其兩端的電壓和電流的關(guān)系服從歐姆定律。即電感L：任何時(shí)刻其自感磁通鏈與其中的電流成線性關(guān)系。即，電容C：任何時(shí)刻正極板上的電荷與其兩端的電壓關(guān)系（庫(kù)伏特性）服從線性關(guān)系。即， 任何時(shí)刻，其上的電壓與該時(shí)刻電流的變化率成正比任何時(shí)刻，其電流與該時(shí)刻電壓的變化率成正比， Riu Cuq Lidt

22、diLu dtduCi 在正弦條件下，電路中線性元件上的電壓和電流均方根在正弦條件下，電路中線性元件上的電壓和電流均方根值（或伏安特性）成正比。其幅值時(shí)間函數(shù)表達(dá)式為值（或伏安特性）成正比。其幅值時(shí)間函數(shù)表達(dá)式為 比例、微分和積分比例、微分和積分的基本運(yùn)算關(guān)系，的基本運(yùn)算關(guān)系， 值得注意的是，正弦函數(shù)在進(jìn)行和差、乘積、微分和積分等值得注意的是，正弦函數(shù)在進(jìn)行和差、乘積、微分和積分等運(yùn)算時(shí)，仍然保持正弦函數(shù)變化規(guī)律的特點(diǎn)。只是可能發(fā)生幅運(yùn)算時(shí)，仍然保持正弦函數(shù)變化規(guī)律的特點(diǎn)。只是可能發(fā)生幅值、相位和頻率的變化值、相位和頻率的變化 。idtCu1dtdiLu Riu 線性電阻線性電阻R： 線性電感

23、線性電感L： 線性電容線性電容C：CRXUItRIumsintIimsin)90sin(0tLIumtIimsintIimsin)90sin(10tCu可見，線性元件上的電壓電流仍保持正弦函數(shù)波形，但可能引起相位偏移，出現(xiàn)相位差（引申可見，純阻性負(fù)荷電壓電流波形相同，且同相位，其功率傳輸為最高效率）。LRXUIRUIR-1.10.01.1-1.20.01.2Angle AngleVoltage WaveformCurrent WaveformVoltageCurrentLoad Line線性元件（電阻）兩端電壓和電流特性符合歐姆定律。在正弦條件下，線性元件（電容和電感）兩端電壓和流過(guò)的電流仍保

24、持正弦變化，只是發(fā)生了相位偏移。其有效值間的 關(guān)系符合歐姆定律。在電感（線性元件）上施加非正弦電壓（矩形波），電流一定不是正弦波形（生成梯形波）。非正弦電流（三角波）流過(guò)電容，在其兩端生成非正弦電壓降。-101-101AngleAngleCurrentVoltageVoltage WaveformCurrent WaveformLoad Line-1.1000.0001.100090180270360FundamentalThird harmonicFifth harmonic施加正弦電壓在非線性元件上時(shí)，電流不會(huì)保持正弦波形。波形被畸變了。非正弦周期函數(shù)波形可以分解出不同頻率的正弦函數(shù)之和波

25、形畸變的含義較廣，但作為諧波畸變問題提出時(shí)，波形畸變往往被限制在某一范圍內(nèi)。例如，電壓陷波也改變了正弦波形，但其頻率很高頻譜相當(dāng)寬，很難在頻域得到實(shí)用化描述，因而將其定義為電壓缺口問題在時(shí)域作特殊處理。因此，在談到電力系統(tǒng)波形畸變問題時(shí)一般是指電力諧波問題。(隨后還將介紹） 供電系統(tǒng)大多數(shù)電氣元件可等值為上述3種基本元件。所以要求盡可能由正弦波形的電源供電。任何供電網(wǎng)電壓波形偏離正弦函數(shù)波形的現(xiàn)象都可能對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)危害和影響。有人將正弦波形的畸變問題稱為波形質(zhì)量。1、諧波次數(shù)必須為正整數(shù)、諧波次數(shù)必須為正整數(shù)如我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率如我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率F（也稱為（也稱為工業(yè)頻率，簡(jiǎn)稱工頻）為

26、工業(yè)頻率，簡(jiǎn)稱工頻）為50Hz，則基，則基波為波為50Hz，2次諧波為次諧波為100Hz，3次諧次諧波為波為150Hz，5次諧波為次諧波為250Hz等。等。國(guó)際上公認(rèn)的諧波定義為：國(guó)際上公認(rèn)的諧波定義為：“ “ 諧波是一個(gè)周期性電諧波是一個(gè)周期性電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。1）波形不只取決于諧波分量的頻率和幅值，還取決于它們互相之間的相位移 。(a)1100%, 515%, 15=0; (b)1100%, 530%, 15=0; (c) 1100%, 515%, 15 = 180 2）絕大多數(shù)非線性負(fù)荷的諧波幅值隨著諧波次數(shù)的升高而

27、降低，圖a。后者的出現(xiàn)可能是由諧振放大所致，圖b。諧波的頻譜表示方式2 2、間諧波和次諧波、間諧波和次諧波 在一定的供電系統(tǒng)條件下，有些用電負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)非整數(shù)倍的周期性電在一定的供電系統(tǒng)條件下，有些用電負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)非整數(shù)倍的周期性電流的波動(dòng)，根據(jù)該電流周期分解出的傅里葉級(jí)數(shù)，可能得出不是基波整流的波動(dòng)，根據(jù)該電流周期分解出的傅里葉級(jí)數(shù)，可能得出不是基波整數(shù)倍頻率的數(shù)倍頻率的分?jǐn)?shù)諧波分?jǐn)?shù)諧波(fractional-harmonics)或稱或稱間諧波間諧波(inter-harmonics)。 次諧波（次諧波（sub-harmonics)是指頻率低于工頻基波頻率的是指頻率低于工頻基波頻率的分量。分量。3

28、 3、諧波和暫態(tài)現(xiàn)象、諧波和暫態(tài)現(xiàn)象 在許多電能質(zhì)量問題中常把暫態(tài)現(xiàn)象誤認(rèn)為是諧波畸變。暫態(tài)過(guò)程的在許多電能質(zhì)量問題中常把暫態(tài)現(xiàn)象誤認(rèn)為是諧波畸變。暫態(tài)過(guò)程的實(shí)測(cè)波形是一個(gè)帶有明顯高頻分量的畸變波形，雖然暫態(tài)過(guò)程中含有高實(shí)測(cè)波形是一個(gè)帶有明顯高頻分量的畸變波形，雖然暫態(tài)過(guò)程中含有高頻分量，但是暫態(tài)和諧波卻是兩個(gè)完全不同的現(xiàn)象，它們的分析方法也頻分量，但是暫態(tài)和諧波卻是兩個(gè)完全不同的現(xiàn)象，它們的分析方法也是不同的。電力系統(tǒng)僅在受到突然擾動(dòng)之后，是不同的。電力系統(tǒng)僅在受到突然擾動(dòng)之后，其暫態(tài)波形呈現(xiàn)出高頻特其暫態(tài)波形呈現(xiàn)出高頻特性，但這些頻率并不是諧波，與系統(tǒng)的基波頻率無(wú)關(guān)。性，但這些頻率并不是諧

29、波，與系統(tǒng)的基波頻率無(wú)關(guān)。4、短時(shí)間諧波、短時(shí)間諧波 對(duì)于短時(shí)間的沖擊電流，例如，變壓器空載合閘對(duì)于短時(shí)間的沖擊電流，例如，變壓器空載合閘的勵(lì)磁涌流，按周期函數(shù)分解，將包含短時(shí)間的諧波的勵(lì)磁涌流，按周期函數(shù)分解，將包含短時(shí)間的諧波和間諧波電流，稱為短時(shí)間的諧波電流或快速變化諧和間諧波電流，稱為短時(shí)間的諧波電流或快速變化諧波電流，應(yīng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波區(qū)別開來(lái)。波電流，應(yīng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波區(qū)別開來(lái)。5、陷波（波形畸變現(xiàn)象）、陷波（波形畸變現(xiàn)象） 換流裝置在換相時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)陷波或換流裝置在換相時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)陷波或稱換相缺口。這種畸變是電壓瞬時(shí)值的突然變化，雖稱換相缺

30、口。這種畸變是電壓瞬時(shí)值的突然變化，雖然也是周期性的，但與基波頻率無(wú)關(guān)，然也是周期性的，但與基波頻率無(wú)關(guān)，不屬于諧波范不屬于諧波范疇。疇。l 在頻域分析中，將畸變的周期性電壓和電流分解成在頻域分析中，將畸變的周期性電壓和電流分解成傅里葉級(jí)數(shù)，傅里葉級(jí)數(shù)， (6-1) (6-2)式中 工頻（即基波）的角頻率； 諧波次數(shù)； 、 分別為第 次諧波電壓和電流的有效值； 、 分別為第 次諧波電壓和電流的初相角； 所考慮的諧波最高次數(shù)，通常取 50。MhhhthUtu11)sin(2)(MhhhthIti11)sin(2)(1hhUhIhhMhhM l每一個(gè)畸變周期波形都可以由各次諧波分量組成，同樣，每一

31、個(gè)畸變周期波形都可以由各次諧波分量組成，同樣，任一周期波形都能被分解成各次諧波分量。任一周期波形都能被分解成各次諧波分量。 l滿足滿足Dirichlet 條件的畸變周期波形分解為諧波分量：基波條件的畸變周期波形分解為諧波分量：基波（n=1）、）、5次和次和7次諧波的圖例次諧波的圖例 00()()()()111cossinsin()22nnnnnnnaaanxbnxcnx 法國(guó)數(shù)學(xué)家Fourier創(chuàng)始并證明了任何周期波形都能被分解為基頻的正弦波和許多諧波頻率的正弦波。 基波與2次諧波無(wú)相差疊加基波與2次諧波有相差疊加基波與3次諧波無(wú)相差疊加基波與3次諧波有相差疊加l 以電流為例，以電流為例， 的

32、方均值根據(jù)定義可表示為的方均值根據(jù)定義可表示為 (6-3)即非正弦周期量的有效值等于其各次諧波分量有效值的平方和的平方根值，與各分量的初相角無(wú)關(guān)。雖然各次諧波分量有效值與其峰值之間存在著比例關(guān)系，但是總電流 峰值與它的有效值 之間卻不存在這樣簡(jiǎn)單的比例關(guān)系。MhhTIIttiTI22212d)(1)(ti)(tiI 某次諧波分量的大小，常以該次諧波的有效值與基某次諧波分量的大小，常以該次諧波的有效值與基波有效值的百分比表示，稱為該次諧波的波有效值的百分比表示，稱為該次諧波的含有率含有率 ， 次諧波電流的次諧波電流的含有率含有率 為，為， hHRhhHRI%1001IIHRIhh(6-4) 畸變

33、波形因諧波引起的偏離正弦波形的程度，以畸變波形因諧波引起的偏離正弦波形的程度，以總諧總諧波畸變率波畸變率 表示。它等于各次諧波有效值的平方和的表示。它等于各次諧波有效值的平方和的平方根值與基波有效值的百分比。平方根值與基波有效值的百分比。電流總諧波畸變率電流總諧波畸變率 為為, (6-5) 電壓的有效值、含有率和總諧波畸變率的計(jì)算電壓的有效值、含有率和總諧波畸變率的計(jì)算 同式同式(6-3)(6-5)。THDITHD%100122IITHDMhhIl諧波電壓幾乎總是相對(duì)于基波電壓而言的。因?yàn)殡妷褐C波電壓幾乎總是相對(duì)于基波電壓而言的。因?yàn)殡妷和挥邪俜种畮椎淖兓噪妷和挥邪俜种畮椎淖兓?/p>

34、所以電壓THD通常是一個(gè)通常是一個(gè)有意義的數(shù)據(jù)。有意義的數(shù)據(jù)。l但對(duì)電流來(lái)說(shuō)情況有所不同，較小幅值的諧波電流可但對(duì)電流來(lái)說(shuō)情況有所不同，較小幅值的諧波電流可能導(dǎo)致較大的能導(dǎo)致較大的THD值變化，但此時(shí)電力系統(tǒng)受到的威值變化，但此時(shí)電力系統(tǒng)受到的威脅并不一定大。脅并不一定大。l有專家建議，可將有專家建議，可將THD中所采用的基波電流改為中所采用的基波電流改為基波基波額定電流的峰值（也有另外的定義，見下頁(yè)）額定電流的峰值（也有另外的定義，見下頁(yè)），稱為，稱為總需量畸變率（簡(jiǎn)稱總需量畸變率（簡(jiǎn)稱TDD） %10022NMhhIIITDD47lTotal Demand Distortion (TDD)

35、 is the maximum demand load current (15 or 30 minute demand) at fundamental frequency at the point of common coupling (PCC), calculated as the average current of the maximum demands for the previous twelve months. LhhIITDD22LI48lTelephone Influence Factor (TIF) is a weighting accounting for audio an

36、d inductive coupling effects at the h-th harmonic frequency. lVT and IT ProductsrmshhhVVVwTIF12)(rmshhhIIIwTIF12)(V Tw Vhhh()21I Tw Ih hh()21TVVTIFrmsVTIITIFrmsIhw諧波次數(shù)諧波次數(shù) 頻率頻率（Hz） 相應(yīng)幅值相應(yīng)幅值基波和奇次諧波疊加形成的基波和奇次諧波疊加形成的矩形波矩形波l 在對(duì)稱三相電路中，各相電壓（電流）變化規(guī)律相同，但在時(shí)間上依次相差1/3周期（ ）。設(shè)A相電壓可表示為 (6-13)則B、C相電壓分別為 (6-14) (6-

37、15)3/T)(tuua)3/(Ttuub)3/(Ttuucl 三相對(duì)稱非正弦電壓也符合這種關(guān)系。設(shè)A相電壓所含第 h 次諧波為 (6-16) 考慮到 ，則B、C相第h次諧波電壓分別為 (6-17) (6-18)諧波的角頻率為基波角頻率的h倍。)sin(21hhahthUu3601T)120sin(21hthUuhhbh)120sin(21hthUuhhch時(shí)時(shí)間間 當(dāng) （ k =0，1，2，,）時(shí)，三相電壓諧波的相序都與基波的相序相同。即第1、4、7、10等次諧波都為正序性諧波。 當(dāng) （ k =0，1，2，,） 時(shí)，三相電壓諧波的相序都與基波的相序相反。即第2、5、8、11等次諧波都為負(fù)序性

38、諧波。 當(dāng) （k 1，2，）時(shí)，三相電壓諧波都有相同的相位。即第3、6、9、12等次諧波都為零序性諧波。（見相序動(dòng)畫投影）13 kh23 kh03 kh 與電壓情況相同，電流的各次諧波同樣具有不同的相與電壓情況相同，電流的各次諧波同樣具有不同的相序特性。序特性。 不對(duì)稱三相系統(tǒng)各次諧波的相序特性和對(duì)稱時(shí)不同，不對(duì)稱三相系統(tǒng)各次諧波的相序特性和對(duì)稱時(shí)不同，各次諧波都可能不對(duì)稱，也可用對(duì)稱分量法將三相諧各次諧波都可能不對(duì)稱，也可用對(duì)稱分量法將三相諧波電壓或電流分解為零序、正序和負(fù)序三個(gè)對(duì)稱分量波電壓或電流分解為零序、正序和負(fù)序三個(gè)對(duì)稱分量系統(tǒng)進(jìn)行研究。系統(tǒng)進(jìn)行研究。對(duì)稱分量對(duì)稱分量正序分量正序分量

39、負(fù)序分量負(fù)序分量零序分量零序分量諧波次數(shù)諧波次數(shù)1234567891011123k + 13k + 23k + 3, k = 0, 1, 2, 3, 1. 矩形波矩形波 2. 三角波三角波 , 12 , 5 , 3 , 1sin1) 1(5sin2513sin91sin8)(2212khthhtttAtfh12 , 5 , 3 , 1sin15sin513sin31sin4)(khthhtttAtfl非正弦波信號(hào)非正弦波信號(hào)通過(guò)傅立葉分析，可分解為多個(gè)不同頻率的正弦波疊加通過(guò)傅立葉分析，可分解為多個(gè)不同頻率的正弦波疊加f3(t) A O t f4(t) A O t 3次諧波疊加29次諧波疊加)

40、7sin715sin513sin31(sin4)(4ttttAtfAkm 4A/ 4A/3 4A/5 4A/7 3 5 7 l一個(gè)典型的非線性負(fù)荷的電流波形和它的諧波一個(gè)典型的非線性負(fù)荷的電流波形和它的諧波頻譜如圖所示。從圖中可觀察到，基頻電流頻譜如圖所示。從圖中可觀察到，基頻電流(F)只是總電流的一部分。只是總電流的一部分。緊湊型熒光燈緊湊型熒光燈(CFL)的電流波形和頻譜的電流波形和頻譜 6脈動(dòng)換流器脈動(dòng)換流器含有含有6k1次諧波；次諧波；12脈動(dòng)雙橋換流器脈動(dòng)雙橋換流器含有含有12k1次諧波。次諧波。含有偶次諧波時(shí)的波形含有偶次諧波時(shí)的波形不符合鏡象對(duì)稱。不符合鏡象對(duì)稱。) . . .

41、13cos13111cos111 7cos715cos51(cos2321daINi) . . . 13cos13111cos111 7cos715cos51(cos2322daINi) . . . 13cos13111cos111(cos32 21daaaINiii一、畸變波形的頻域分析方法一、畸變波形的頻域分析方法二、畸變波形的時(shí)域分析方法二、畸變波形的時(shí)域分析方法三、時(shí)域表達(dá)式與有功無(wú)功分量三、時(shí)域表達(dá)式與有功無(wú)功分量 傅立葉級(jí)數(shù)，傅立葉級(jí)數(shù)，F(xiàn)FT，加窗，加窗FFT 畸變波形的頻域分析，通常是指將周期性的畸變波形利用傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換，分解為基波和各次諧波的方法。 快速傅立葉變換F

42、FT及加窗FFT是目前常用的諧波分析方法。1. 付氏變換方法 付里葉變換及付里葉級(jí)數(shù)是認(rèn)識(shí)和分析波形全頻域的通用經(jīng)典方法。具體作諧波信號(hào)的數(shù)字處理時(shí)常用離散付氏變換（DFT）和快速付氏變換（FFT）。 關(guān)于離散付氏變換（DFT），學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)當(dāng)掌握幾個(gè)要點(diǎn)：1。用于周期性波形分析時(shí)（也稱為離散付氏級(jí)數(shù)DFS）應(yīng)注意到，其頻域結(jié)果也是離散的。2。根據(jù)波形的特點(diǎn)可方便地區(qū)分出含有奇次諧波或偶次諧波，或兩者兼有。 關(guān)于快速付氏變換（FFT），學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)當(dāng)掌握幾個(gè)要點(diǎn)：1。波形信號(hào)的抽樣處理，即波形的數(shù)字表示，以及等間隔采樣、采樣點(diǎn)數(shù)和采樣定理（，表達(dá)了采樣頻率與波形所含最高頻率的關(guān)系，換言之，可由此確定所

43、獲諧波頻率與采樣頻率（點(diǎn)數(shù)）的關(guān)系）等要求。2。有關(guān)混疊效應(yīng)、泄漏效應(yīng)的概念，以及消除其影響的方法。3。注意總結(jié)與離散付氏變換的異同（提示1，快速付氏變換是對(duì)全頻域的分解）。2. 短時(shí)付氏變換（短時(shí)付氏變換（SFFT） 也稱為窗口付氏變換。即通過(guò)加窗對(duì)時(shí)間取局部區(qū)域局域化，再進(jìn)行付里葉分解，可對(duì)該區(qū)域所含頻率特征給出反映。其實(shí)質(zhì)是把非平穩(wěn)過(guò)程看成是一系列短時(shí)平穩(wěn)信號(hào)的疊加。電力諧波更多的是非平穩(wěn)型（波動(dòng)和快速變化的）信號(hào)。關(guān)于如何加窗和加什么樣的窗是需要認(rèn)真研究的問題。這種處理方法是根據(jù)實(shí)際需要提出的。SFFT損失了頻域的分辨率，增加了時(shí)域的分辨率。這是一對(duì)矛盾體。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往選取的是針對(duì)

44、問題的時(shí)頻大小不變窗。 以一個(gè)特例說(shuō)明付氏變換的局限性。例如，兩種不同頻率分量的正弦信號(hào)的合成，可能有兩種不同的形式，即疊加和分時(shí)組合。對(duì)這兩種合成信號(hào)的付里葉變換結(jié)果是相同的，即不能反映任何時(shí)間局部的信息。解決的方法之一是SFFT。 時(shí)頻分析方法的有效手段是近年來(lái)興起的小波變換理論?；谶@一理論實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)時(shí)間和頻率的局域變換，表現(xiàn)在伸縮、平移兩個(gè)特有的運(yùn)算功能，對(duì)信號(hào)進(jìn)行多尺度細(xì)化（面積不變的時(shí)頻變化窗）分析。效果是提取的信息更多、更有效、更快捷。 有關(guān)小波變換的知識(shí)尚待深入學(xué)習(xí)。見小波變換在信號(hào)處理中的應(yīng)用等。 將畸變波形分解成各次諧波的頻域方法，對(duì)很多諧波研究是非常方便的。但對(duì)于畸變波

45、形的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，采用頻域方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為困難。對(duì)原本為時(shí)間變量的信號(hào)，直接在時(shí)域分解來(lái)認(rèn)識(shí)信號(hào)的變化規(guī)律和特性。解決了對(duì)瞬時(shí)變化的快速求解與認(rèn)識(shí)（相對(duì)而言，頻域變換處理過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)）。 因此，將被測(cè)電流用時(shí)域分析方法直接分解出與電壓波形一致的分量，將其它分量實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)难芯糠桨敢岩鹑藗兊膹V泛關(guān)注。由此提出了廣義無(wú)功功率或瞬時(shí)無(wú)功功率的概念。 時(shí)域分析避開傅里葉級(jí)數(shù)分解，當(dāng)假設(shè)電壓為正弦函數(shù)波形，將電流按電壓波形分解為兩個(gè)正交分量，其中電流有功分量與電壓一致（即波形、相位和頻率相同），有 （6-26）G為一具有電導(dǎo)量綱的比例常數(shù)，它的取值應(yīng)滿足下式 （6-27）可得 （6-28） )()(tGut

46、ipTpPttituT0d)()(1202d)(1GUttuTGPT所以 （6-29）代入626式 （6-30）則可計(jì)算出電流的無(wú)功分量 （6-31）2UPG )()(2tuUPtippqqpiiitititi)()()(提示：時(shí)域分解方法中電壓為任意周期波形。因此，電流分量包含頻域解中的諧波分量。ui0 2 ipiq0 2 ipPOWERu0 2 iqPOWERu一、諧波源的分類一、諧波源的分類二、磁飽和裝置二、磁飽和裝置三、整流裝置三、整流裝置四、電力機(jī)車四、電力機(jī)車五、生活用電負(fù)荷五、生活用電負(fù)荷 電力系統(tǒng)的諧波源，按其非線性特性分類主要有三大類：電力系統(tǒng)的諧波源，按其非線性特性分類主要

47、有三大類： (1)(1)鐵磁飽和型鐵磁飽和型：各種鐵芯設(shè)備，如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特：各種鐵芯設(shè)備，如變壓器、電抗器等，其鐵磁飽和特 性呈現(xiàn)非線性。性呈現(xiàn)非線性。(2)(2)電子開關(guān)型電子開關(guān)型：主要為各種交直流換流裝置、雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè)：主要為各種交直流換流裝置、雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè) 備以及備以及PWMPWM變頻器等電力電子設(shè)備。變頻器等電力電子設(shè)備。(3)(3)電弧型電弧型：交流電弧爐和交流電焊機(jī)等。：交流電弧爐和交流電焊機(jī)等。也有人將其分為兩大類：也有人將其分為兩大類：1）含半導(dǎo)體元器件（非線性元件）的諧波源；）含半導(dǎo)體元器件（非線性元件）的諧波源；2）含電弧和鐵磁非線性設(shè)備

48、的諧波源。）含電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源。 家用電器設(shè)備分屬于上述兩類諧波源。家用電器設(shè)備分屬于上述兩類諧波源。 從上述分類也可看到諧波來(lái)源隨工業(yè)發(fā)展其主導(dǎo)地從上述分類也可看到諧波來(lái)源隨工業(yè)發(fā)展其主導(dǎo)地位在發(fā)生著變化：位在發(fā)生著變化：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的主要諧波源是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的主要諧波源是電力變壓器電力變壓器當(dāng)代電力系統(tǒng)中的最主要的諧波源當(dāng)代電力系統(tǒng)中的最主要的諧波源電力電子裝置電力電子裝置 所謂非線性設(shè)備是指，即使供給它理想的正弦波所謂非線性設(shè)備是指，即使供給它理想的正弦波電壓，它取用的電流卻是非正弦的。換言之，電路中電壓，它取用的電流卻是非正弦的。換言之，電路中會(huì)有諧波電流存在。會(huì)有諧波

49、電流存在。 其諧波電流含量基本決定于他本身的特性和工作其諧波電流含量基本決定于他本身的特性和工作狀況以及加給它的電壓，而與電力系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系不狀況以及加給它的電壓，而與電力系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系不大。一般而言，非線性負(fù)荷的內(nèi)阻抗比系統(tǒng)阻抗大得大。一般而言，非線性負(fù)荷的內(nèi)阻抗比系統(tǒng)阻抗大得多，所以將非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流看作一個(gè)理多，所以將非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流看作一個(gè)理想的想的諧波電流源諧波電流源，或稱為，或稱為諧波恒流源諧波恒流源。行業(yè)行業(yè) 最大諧波源用戶數(shù)最大諧波源用戶數(shù)整流裝置整流裝置電力調(diào)整電力調(diào)整裝置裝置 電弧爐電弧爐辦公及家用電辦公及家用電器器無(wú)諧波源用戶無(wú)諧波源用戶其他其他合計(jì)合

50、計(jì)樓宇樓宇141327公共事業(yè)公共事業(yè)2014126鐵路鐵路19120冶金冶金1431220機(jī)械制造機(jī)械制造/ 建材建材9 /52/28/51/537化學(xué)化學(xué)/ 造造紙紙15/161/02/11/238合計(jì)合計(jì)/ 比比例（例（%）122/661/18/443/2312/6186/100l被調(diào)查的被調(diào)查的186家有代表性的電力用戶中，無(wú)諧波源的僅占家有代表性的電力用戶中，無(wú)諧波源的僅占6%；l最大諧波源為整流裝置的用戶占最大諧波源為整流裝置的用戶占66%；l辦公及家用電器的用戶占辦公及家用電器的用戶占23%；l電弧爐占電弧爐占4%；l最大諧波源為電力電子裝置的用戶占最大諧波源為電力電子裝置的用戶

51、占90%。l可見電力電子裝置已經(jīng)成為最主要的諧波源?？梢婋娏﹄娮友b置已經(jīng)成為最主要的諧波源。甚至最新的統(tǒng)計(jì)表明，個(gè)人用和民用建筑中的諧波發(fā)生甚至最新的統(tǒng)計(jì)表明，個(gè)人用和民用建筑中的諧波發(fā)生源所占總比例數(shù)已經(jīng)很可觀。源所占總比例數(shù)已經(jīng)很可觀。l樓宇樓宇（指建筑物、其諧波由辦公、家電和照明電源等產(chǎn)生）約占40.6%；l鐵路和冶金行業(yè)鐵路和冶金行業(yè) 約分別占17.2%和15.1%；l這三個(gè)行業(yè)共占72.9%l其中除電弧爐等以外，主要諧波源為電力電子裝置。051015202530354045諧波量行業(yè)分布圖諧波量行業(yè)分布圖造紙其他制造業(yè)化學(xué)公共事業(yè)機(jī)械制造冶金鐵路樓宇l鐵磁飽和型設(shè)備（變壓器、鐵芯電抗器等）鐵磁飽和型設(shè)備（變壓器、鐵芯電抗器等）加在這類設(shè)備上的電壓與鐵心中的磁通滿足微分關(guān)系，加在這類設(shè)備上的電壓與鐵心中的磁通滿足微分關(guān)系，但是勵(lì)磁電流和磁通的關(guān)系是由鐵心的磁化曲線（但是勵(lì)磁電流和磁通的關(guān)系是由鐵心的磁化曲線（B-H曲線）決定曲線）決定的。當(dāng)鐵心工作在飽和區(qū)時(shí)，該磁化曲線是非線性的。因此即使