谐波承诺书（精选6篇）_绿化恢复承诺书
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第1篇：谐波原理
线性负载，例如纯电阻负载，其工作电流的波形与输入电压的正弦波形完全相同，非线性负载，例如斩波直流负载，其工作电流是非正弦波形。传统的线性负载的电流/电压只含有基波(50Hz)，没有或只有极小的谐波成分，而非线性负载会在电力系统中产生可观的谐波。
谐波与电力系统中基波叠加，造成波形的畸变，畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。非线性负载产生陡峭的脉冲型电流，而不是平滑的正弦波电流，这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变，形成谐波分量，进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。
计算机是此类非线性负载之一，象绝大多数办公室电子设备一样，计算机装有一个二极管/电容型的供电电源，这类供电电源仅在交流正弦波电压的峰值处产生电流，因此产生大量的三次谐波电流（150Hz）。其它产生谐波电流的设备主要有：电动机变频调速器，固态加热器，和其他一些产生非正弦波变化电流的设备。
荧光灯照明系统也是一个重要的谐波源，在普通的电磁整流器灯光电路中，三次谐波的典型值约为基波（50Hz）值的13%-20%。而在电子整流器灯光电路中，谐波分量甚至高达80%。
非线性负载所产生的谐波电流会影响电力系统的多个工作环节，包括变压器，中性线，还有电动机，发电机和电容器等。谐波电流会导致变压器，电动机和备用发电机的运行温度(K参数)严重升高。中性线上的过电流（由谐波和不平衡引起）不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会在三相变压器线圈中产生环流，导致变压器过热。无功补偿电容器会因电网电压谐波畸变而产生过热，谐波将导致严重过流；
另外，电容器还会与电力系统中的电感性元件形成谐振电路，这将导致电容器两端的电压明显升高，引致严重故障。照明装置的启辉电容器对于由高频电流引起的过热也是十分敏感的，启辉电容器的频繁损坏显示了电网中存在谐波的影响。谐波还会引起配电线路的传输效率下降，损耗增大，并干扰电力载波通讯系统的工作，如电能管理系统（EMS）和时钟系统。而且，谐波还会使电力测量表计，有功需量表和电度表的计量误差增大。
供电系统中的谐波
在供电系统中谐波电流的出现已经有许多年了。过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。谐波的产生
在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。产生谐波的设备类型
所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧火灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
(1)开关模式电源(SMPS)：
大多数的现代电子设备都使用开关模式电源(SMPS)。它们和老式的设备不同，它们已将传统的降压器和整流器替换成由电源直接经可控制的整流器件去给存贮电容器充电，然后用一种和所需的输出电压及电流相适合的方法输出所需的直流电流。这对于设备制造厂的好处是使用器件的尺寸、价格及重量均可大幅度地降低，它的缺点是不管它是哪一种型号，它都不能从电源汲取连续的电流，而只能汲取脉冲电流。此脉冲电流含有大量的三次及高次谐波的分量。
(2)电子荧光灯镇流器：
电子荧光灯镇流器近年被大量采用。它的优点是在工作于高频时可显著提高灯管的效率，而其缺点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波，但成本昂贵。
(3)直流调速传动装置：
直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整流电路，它也称作六脉冲桥式整流电路，因为在直流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一个)。直流电动机的电感是有限的，故在直流电流中有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍)，这就改变了供电电流的波形。
(4)不间断电源(UPS)：
根据电能变换方式和由外部供电到内部供电所用转换方式的不同，UPS有许多不同的类型。主要的类型有：在线的UPS、离线的UPS和线路交互作用的UPS。由UPS供电的负荷总是电子信息设备，它们是非线性的并且含有大量的低次谐波。
(5)磁芯器件：
在有铁芯的电抗器上的励磁电流和磁通密度之间的关系总是非线性的。如果电流波形是正弦波(亦即电路中串联的电阻很大)那么磁场中会有高次谐波，这被认为是强迫磁化过程。如果施加在线圈上的电压是正弦波形(亦即串联的电阻很小)则磁通密度也将是正弦波形，而电流波形则含有高次谐波，这被认为是自由磁化过程。谐波引发的问题及解决措施
谐波电流在电源系统内以及装置内均会造成问题。但其影响和解决措施非常不一样，需要分别处理；适用于消除谐波在装置内不良影响的办法并不能减少谐波在电源系统内造成的畸变，反之亦然。
(1)装置内的谐波问题及解决措施：
有几个常见多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。
①电压畸变：因为电源系统有内阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生“平顶”波的根源)。此阻抗有两个组成部分：电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗，用户处的供电变压器即是PCC的一例。
由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上，引起谐波电流的流过，即使这些负荷是线性的负荷也是如此。
解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
②过零噪声：许多电子控制器要检测电压的过零点，以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压，从而可减少电磁干扰(EMI)和半导体开关器件上的电压冲击。当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时，在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。实际上在每个半波里可有多个过零点。
③中性线过热：在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。如当时三相负荷不平衡时，中性线上流经的电流会更大。最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流。造成中性线导线发热过高，增加了线路损耗，甚至会烧断导线。
现行的解决措施是增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积，最低要求要使用与相线等截面的导线。国际电工委员会(IEC)曾提议中性线导线的截面应为相线导线截面的200%。
④变压器温升过高：接线为Yyn的变压器，其二次侧负荷产生3N次谐波电流时，其中性线上除有三相负荷不平衡电流总和外，还将流过3N次谐波电流的代数和，并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网。解决上述问题最简单的办法是采用Dyn接线的变压器，使负荷产生的谐波电流在变压器△形绕组中循环，而不致流入电网。
无论谐波电流流入电网与否，所有的谐波电流都会增加变压器的电能损耗，并增加了变压器的温升。
⑤引起剩余电流断路器的误动作：剩余电流断路器(RCCB)是根据通过零序互感器的电流之和来动作的，如果电流之和大于额定的限值它就将脱扣切断电源。出现谐波时RCCB误动作有两个原因：第一，因为RCCB是一种机电器件，有时不能准确检测出高频分量的和，所以就会误跳闸。第二，由于有谐波电流的缘故，流过电路的电流会比计算所得或简单测得的值要大。大多数的便携式测量仪表并不能测出真实的电流均方根值而只是平均值，然后假设波形是纯正弦的，再乘一个校正系数而得出读数。在有谐波时，这样读出的结果可能比真实数值要低得多，而这就意味着脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。
现在可以买到能检测电流均方根值的断路器，再加上真实的均方根值测量技术，校正脱扣器的整定值，便可保证供电的可靠性。
(2)影响供电电源的谐波问题及解决措施：
《中华人民共和国电力法》指出：“用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序”，《供电营业规则》中规定：“用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点至正弦波畸变超过标准时，用户必须采取措施予以消除。”
由畸变电流造成的电压畸变取决于电源阻抗。阻抗愈大则由同一电流畸变所造成的电压畸变就愈大。对于10次以下的谐波而言，供电网络通常是感性的，所以电源阻抗就和频率成正比，谐波次数越高，所造成的畸变就越大。通常不可能减小供电系统的阻抗，所以需要采用别的步骤来保证电压畸变不超过限度。可能的解决方法有：装用谐波滤波器、装用隔离变压器和装用有源的谐波调节器。
①装用谐波滤波器：对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以用滤波器来降低谐波电流。对于六脉冲的控制器，滤波器可去掉20%的五次谐波以及全部的高次谐波，对基波影响甚微。为了避免增益顶峰靠近谐波，必须用解谐的滤波器，而且可能需装多个滤波器。在12脉冲桥路中最低次的谐波是11次的，此时情况比较简单。
②装用隔离变压器：均衡的三次谐波电流传回到电源去的问题可以用一台Dyn接法的隔离变压器来削弱。使用这种变压器时，通常装设一个旁路的电路以避免在进行变压器的维护工作时长时期地对负荷停止供电。在这种情况下，应采用中性线有足够大的通用四芯馈线。在重要的配电系统中，有时把隔离变压器就地装在每一配电盘上，使3N次谐波电流与配电系统相隔离。隔离变压器要适当提高额定值，否则也会产生电压畸变和过热。
③装用有源的谐波调节器：由变流器/逆变器产生的边频带和谐波不能很好地用普通的滤波器来滤除，这是因为边频带上的频率是随传动装置的速度而变化的，并且时常很接近于基波频率。目前有源滤波器日益推广应用，它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯粹的正弦波。这种滤波设备的工作靠数字信号处理(DSP)技术来控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。因为设备是与供电系统并联工作的，它只控制谐波电流，基波电流并不流过该滤波器。如果所需过滤的谐波电流比滤波器的容量大的话，它只是简单地起限制作用而使波形得到部分的纠正。
谐波"一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般 为2≤n≤40。
谐波是怎么产生的？
电网谐波来自于3个方面：
一是发电源质量不高产生谐波：
发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。
二是输配电系统产生谐波：
输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。
三是用电设备产生的谐波：
晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。
变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。
电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波，平均可达基波的8% 20%，最大可达45%。
气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，它们会给电网造成奇次谐波电流。
家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。
张玉安，程俊忠，李华芝
摘要：本文对发电机中性点三次谐波电压产生原因及幅值偏高进行分析，并通过试验测试，提出抑制发电机中性点二次谐波电压过高方案。经过运行证明该方案可行。
关键词：发电机；三次谐波；三次谐波磁动势；谐振；电容性电流；消弧线圈
中图分类号：TM31
文献标识码：B
一、发电机中性点系统构成我厂4#发电机采用引进ABB技术制造的60MW空冷机组，无刷励磁方式，发电机出口电压为6 300V，经发变组接线方式接入系统。厂用电引自发电机出口母排，经电抗器限流后与6kV母线相接；发电机中性点经高阻接地。
二、问题分析
在发电机启动过程中发现定子绝缘监察表有指示，随负荷及厂用电情况而变化，发电机无法正常运行。针对这种情况进行了如下实验(见图1)。
1．发电机一次电压升高至5.56kV和额定电压6.3kV时，测量发电机中性点对地电压为67.2V和67.8V；频率为150Hz。分别拉开1PT、2PT、PT及发电机中性点高阻的隔离刀闸后测量，电压值及频率基本维持不变。
2．发电机带26MW负荷时，测量发电机中性点对地电压为480V，频率为150Hz。切换厂用电后，测量发电机中性点电压为1 080V，频率为150Hz。超过额定电压17%。
3．同样的状态下分别在1PT，2PT，PT的二次侧进行录波，录波图见图2~5。
波形的频率为150Hz，1PT，2PT的波形图与PT的波形图一致。
分析后得出：(1)发电机中性点的电压以三次谐波为主要成分，三次谐波中含有基波成分；(2)三次谐波电压幅值随无功负荷及厂用电的情况而变化；(3)发电机对外输出线电压波形较好，能够满足电能指标要求；(4)发电机对外输出相电压波形较差，含有高次谐波特别是三次谐波；(5)三次谐波存在于相电压中，但由于发电机是与Y/△升压变压器组成的单元制接线，电压、电流以线电压、线电流方式对外输出，三相中三次谐波电压、电流相互抵消，因此不影响对外的电压、电流质量。
三、发电机三次谐波的分析
1．三次谐波产生的原因
(1)发电机制造时，当Z2/Z2′=0.667时，三次谐波磁动势恰好为0，当Z2/Z2′≠0.667时，就有三次谐波磁势和磁密，定子电势中就有三次谐波成分。
(2)当Z2/Z2′=0.667时三次谐波磁势为0，但由于制造工艺的原因，大齿部分的等效气隙长度小于小齿部分，使大齿部分的磁阻比小齿部分的小一些，使得气隙磁密波形不再是磁势梯形波，从而产生三次谐波气隙磁密，见图6。
(3)磁路饱和产生三次谐波。
(4)电枢反应产生三次谐波。发电机带负荷后，当负荷使发电机内功率因数角为90°（纯电感）时，表现为去磁作用的纵轴电枢反应，当负荷使发电机内功率因数角为0°（纯电阻）时，则为横轴电枢反应，一般负荷介于两者之间，应用双反应原理分析，带负荷后兼有纵轴和横轴电枢反应。
2．发电机中性点三次谐波电压高的原因
发生谐振的原理：Y=G+j(ωC-1/ωL)，谐振时ωC=1/ωL，此时输入组抗为最小，输入阻抗为最大，谐振时端电压达到最大值，电路见图7。发电机等效电路见图8。
(1)在厂用电源切换前，电容为发电机自身的电容，其容抗小于发电机感抗，因此中性点的电压较低。
(2)在厂用电源切换后，电容增加为发电机自身的电容、电缆自身电容，其综合容抗增大，与发电机和系统的感抗值接近，从而接近谐振点引起中性点三次谐波电压的升高。
(3)随着厂用负荷的增加，投入的电缆长度逐渐增加，其综合容抗与感抗接近，使得中性点的三次谐波电压逐渐升高，从而引起机组中性点绝缘的破坏。
四、发电机中性点三次谐波抑制措施
通过分析，发电机中性点三次谐波是发电机固有存在的，不可能完全消除，但是，通过在发电机中性点加装消弧线圈，使工作点在避开谐振点的情况下，三次谐波电压的幅值是可以得到有效抑制的。
发电机中性点加装消弧线圈的益处如下。
1．增加系统感抗，使工作点避开谐振点，抑制谐振过电压的产生。
2．减少发电机系统单相接地时的电容性电流，防止弧光过电压。
(1)正常运行时发电机中性点电容性电流
Ic=1.732ω×C×U×103=1.732×314×0.963×10-6×6.3×103=3.299A
(2)电缆电容性电流
IL=1.73A（其中70mm2 1 293m；95mm2
63m；185mm 2 633m)
发电机运行时流过的电容性电流为1.73+3.299=5.029A，大于发电机厂家提供的小于3A的要求，故应在中性点加装消弧线圈予以限制。
通过分析论证后，我们选择了具有五个档位的消弧线圈自动调谐装置作为4#发电机中性点的接地装置。投入运行以来，发电机中性点电压一直限制在400V以下，发电机运行稳定。
第2篇：谐波如何产生
谐波如何产生？
答：向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。
谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次谐波。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对称或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，如果5，7，11，13次等。如直流侧电流波纹较大，则5次谐波幅值将增大，其余各次谐波幅值将减少。当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可使3次谐波的残余分量(最多可达20%)进入电网。
第3篇：谐波治理方法
谐波治理方法
1、谐波治理原则。
通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。
2、谐波治理方法。
采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。
3、谐波治理措施。
3.1采用无源滤波器滤波。日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。如电气化铁路在使用直流车作为牵引动力源时，其特征谐波主要为3、5、7次谐波。而采用交流机车后，谐波含量以17、19、21次为主，导致许多设备发生故障，如果交流车上线后，原SS4G型车的高通滤波器经常损坏，原先的通信、信号对谐波感觉不明显，而交流车上线后，通信、信号设备感觉明显，这与特征滤波的变化有关，所以通信、信号设备电源加装特征谐波滤波器也能收到良好的效果。
3.2 采用有源滤波器滤波。
随着大功率电力电子器件技术的突破与发展，ABB公司推出了采用脉冲宽度调制（PWM）技术构成的有源谐波滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行很好的补偿，且补偿特性不会改变，阻抗特性不会受到影响，因而受到了广泛的重视，并且已获得应用。
3.3 采用交—直—交逆变电源。
4、结束语。
谐波在今后的社会发展中，谐波含量只会越来越多。为了节能的要求，家用电气设备，如节能灯、电磁炉、变频洗衣机、空调、电视及微波炉等，都采用工业的大型换流设备。集中治理已不太可能，除非将来传统的发电、输电、用电设备，全部改为直流电输电方式，在用户处变为可用的不同步骤的交流电，否则谐波将不可避免。谐波的治理要本着区别对待，减少用户的投入，使用户获得最大收益为原则。对于谐波的治理不能遵循一成不变的原则，而一定要滤波。如何把谐波的污染降到最低程度，又不要太花钱，是值得同行们一起探讨和研究的问题。
第4篇：制药厂谐波分析
制药行业的谐波分析
一、制药行业谐波情况
制药厂是指生产抗生素、化学合成药、生物化学药、植物化学药等原料药和各种药物制 剂或中药的工厂。
这类工厂1982年在中国总数为1833个，其中化学原料药厂83、制剂厂407、原料药兼制剂的药厂354、生物化学制药厂133、综合利用兼产药品的工厂358、中药厂478、其他类型厂20个。世界闻名的许多药厂，如赫司特制药公司、拜耳药厂、罗氏药厂，实际上都是大型跨国化工公司的一部分，并由许多大、中、小型工厂或子公司组成。
随着制药行业的迅猛发展，许多制药行业所需要的新型先进设备也应运而生，制药企业存在大量的泵及电机类负载，并且很多都配有变频器。变频器的大量应用使得配电系统中的谐波含量大大增加。其中发酵就是存在变频器的行业之一，它是生产原料药的一个重要环节，所以都离不开发酵罐这一核心，随着产品产量的不断扩大、新工艺的不断更新和新品种的不断增加，对发酵罐的控制方式、搅拌频率和时段调整等提出了不同的要求。针对重型大负载比较多、耗电量比较大、发酵周期比较长的情况，近几年发酵生产企业也采取了多种方法，进行了不少设备改造，变频调速是最好的即能满足生产工艺要求，又能节能降耗的方式。变频器在发酵罐上的应用日益普及，为发酵行业的工业自动化控制提供了良好的生产及工艺效益。但随着自动化程度的不断提高，自动化设备对电源污染的程度也越来越深，相应的对自动控制系统的干扰也越来越强，对电源滤波、净化，取得相对稳定的绿色电源的要求也越来越高。众所周知，变频器是由整流电路、滤波电路、逆变电路组成。其中整流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件，在控制上则采用的是PWM控制方式，这就决定了变频器的输入、输出电压和电流除了基波之外，还含有许多的高次谐波成分。除能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。这些高次谐波成分将会引起电网电压波形的畸变，产生无线电干扰电波，它们对周边的设备、包括变频器的驱动对象一电动机带来不良的影响。同时由于变频器的使用，电网电源电压中会产生高次谐波的成分，会引导电源波形产生畸形。因此，以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一，其对电力系统中电能质量有着重要的影响。目前，绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流将交流电转化为直流电，因此所产生的谐波以5次、7次、11次为主。同时，制药企业通常拥有实验室和自动化生产线，存在着大量的精密设备，在许多情况下这些设备既是谐波的产生者，也是谐波的受害者。谐波会影响到实验室中设备的正常工作，使得正在进行的实验功亏一篑；谐波也会影响到自动化生产线的智能控制器、PLC系统，使自动控制设备出现故障。在许多国家级实验室、制药企业的自动生产线都出现过谢波的影响而造成设备的故障。因此制药企业的谐波问题影响较为深远，危害性严重，急需治理。
二、谐波带来的危害
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：
1、加大企业的电力运行成本。
大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。
2、降低了供电的可靠性
谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。
3、导致供电事故的发生
电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行。
4、导致设备无法正常工作
对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。
5、引发恶性事故
继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。
6、导致线路短路
电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。
7、降低产品质量
由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动,使生产误差加大，降低产品的加工精度，降低产品质量。
8、影响通讯系统的正常工作
当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，从而影响通话的清晰度和通信质量。
三、治理谐波的收益
1、提高企业的供电质量，提高设备运行的可靠性，减少因设备误动作而造成的经济损失；
2、降低用电设备发热量，减少绝缘老化，从而降低设备维护所需费用；
3、减少电网中补偿电容的谐振几率，提高用电安全。同时减少谐波对系统信号传输的影响，增加系统的可靠性；
4、电机等设备发热减少，计算机系统数据出错率降低；
5、有效避免中线发热老化，甚至是火灾的风险；
6、减少谐波产生的电磁干扰，保障弱电系统正常工作。
四、谐波的治理
在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流，以便把谐波电压控制在限定值之内，抑制谐波电流主要有三方面的措施: 4.1采取脉宽调制(PWM)法采用脉宽调制(PWM)技术，在所需要的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，这种方法可以大大抑制谐波的产生。
4.2降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有: 4.2.1增加整流器的脉动数
高次谐波电流与整流相数密切相关，即相数增多，高次谐波的最低次数变高，则谐波电流幅值变小。一般可控硅整流装置多为6相，为了降低高次谐波电流，可以改用12相或24相。当采用12相整流时，高次谐波电流只占全电流的10%，危害性大大降低。
4.2.2脉宽调制法
采用PWM,在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。
4.3在谐波源处吸收谐波电流
这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法，这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种: 4.3.1防止并联电容器组对谐波的放大
在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
4.3.2无源滤波器
无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点，如滤波易受系统参数的影响；对某些次谐波有放大的可能；耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。
4.3.3有源滤波器
与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。是目前谐波治理效果最好的电能质量产品，在各个行业得到了广泛的应用，为各行业电能质量的改善与提高做出了突出的贡献。
第5篇：EMC 电源谐波整改
LED电源总谐波失真（THD）分析及对策
1.总谐波失真 THD 与功率因数 PF 的关系
市面上很多的 LED 驱动电源，其输入电路采用简单的桥式整流器和电解电容器的整流 滤波电路，见图 1.图1 该电路只有在输入交流电压的峰值附近，整流二极管才出现导通，因此其导通角θ比 较小，大约为 60°左右，致使输入电流波形为尖状脉冲，脉宽约为 3ms,是半个周期（10ms）的 1/3.输入电压及电流波形如图 2 所示。由此可见，造成 LED 电源输入电流畸变的根本原 因是使用了直流滤波电解电容器的容性负载所致。
图2 对于 LED 驱动电源输入电流产生畸变的非正弦波，须用傅里叶（Fourier）级数描述。根据傅里叶变换原理，瞬时输入电流可表为：
式中，n 是谐波次数，傅里叶系数 an 和 bn 分别表为：
每一个电流谐波，通常会有一个正弦或余弦周期，n 次谐波电流有效值 In 可用下式计算：
输入总电流有效值
上式根号中，I1 为基波电流有效值，其余的 I2,3,分别代表 2,3,… n 次谐波电流有效值。用基波电流百分比表示的电流总谐波含量叫总谐波失真（THD）,总谐波含量反映了波形的 畸变特性，因此也叫总谐波畸变率。定义为
根据功率因数 PF 的定义，功率因数 PF 是指交流输入的有功功率 P 与输入视在功率 S 之比值，即
其中，为输入电源电压； U cosΦ1 叫相移因数，它反映了基波电流 i1 与电压 u 的相位关系，Φ1 是基波相移角；输入基波电流有效值 I1 与输入总电流有效值 Irms 的百分比即 K=I1 / Irms 叫输入电流失真系数。上式表明，在 LED 驱动电源等非线性的开关电源电路中，功率 因数 PF 不仅与基波电流 i1 电压 u 之间的相位有关，而且还与输入电流失真系数 K 有关。将式（6）代入式（7）,则功率因数 PF 与总谐波失真 THD 有如下关系：
上式说明，在相移因数 cosΦ1 不变时，降低总谐波失真 THD,可以提高功率因数 PF;反之 也能说明，PF 越高则 THD 越小。例如，通过计算，当相移角 Φ1=0 时，THD=30% @ PF=0.9578;THD=10% @ PF=0.9950.2.谐波测量与分析
为了很好地分析如图 1 所示的 LED 驱动电源的谐 波含量，介绍一种使用示波器测量输 入电流的方法。先在电源输入回路串接一个 10-20W 或以上的大功率电阻如 R=10 OHM,通电 后测量大功率电阻上两端的电压波形，由于纯功率电阻上两端的电压与电流始终是同相位，因此电阻上的脉冲电压波形亦即代表了输入电流的脉冲波形，但数值大小不同。由波形显 示可知，其脉冲电流 i（t）与图 2 的电流波形是一致的，见图3.图3 此电流脉冲波近似于余弦脉冲波，因此可用余弦脉冲函数表为：
为了计算方便，现取正弦交流输入电压的一个周期 T:-5ms≤t≤15ms,即 T=20ms.由此，一个周期为 20ms 的输入脉冲电流的表达式如下：
上式中，余弦脉冲电流幅值 Im 可由示波器显示的电压幅值与电阻值之比而算出，即 Im=Um/R,已知测得 Um=1.5V,则 Im=1.5/10=0.15A.图中脉冲宽度τ=3ms.对于图 2 所示的输入电流波形，是关于前后半波上下对称的奇次对称波，因而只含有 a1、a3、a5……等奇次谐波分量，而直流分量 a0 和偶次谐波分量 a2、a4、a6……均为零。将式（10）的输入电流波形进行傅里叶分解得：
根据积分公式：
并且有 a=π/τ，b=nω，ω=2π/T,因此有：
当 n=1 时将 T=20ms、τ=3ms、Im=0.15A 代入上式，得
计算得基波电流幅值 a1=I1m=0.06×（0.608+0.327）=0.056（A）.同理，分别计算 a3,a5,a7,a9 次谐波幅值，如表 1 所示。
表 1.谐波幅值表
根据表 1,LED 驱动电源的输入电流的傅里叶级数为：
根据谐波幅值 Inm 与谐波有效值 In 的关系，谐波有效值：
由式（16）,则分别计算各次谐波电流有效值如下（单位 A）: I1=0.040,I3=0.033,I5=0.023,I7=0.012,I9=0.003.根据式（5）,LED 驱动电源的输入总电流有效值：
将表 1 数据代入式（17）,则输入总电流有效值 Irms=0.058（A）.实际中，这个输入电 流值可用测量真有效值的万用表测得或由功率计的输入电流显示屏读取。根据式（6）计算总谐波失真：
根据表 1 的谐波幅值数据，并以基波（一次谐波）分量 100%为基准，制定谐波电流幅值频谱图（忽略高于 9 次以上的谐波）见图 4.图4 现按式（7）计算功率因数 PF,当基波相移角 Φ1 为零，cosΦ1=1 则有：
实测 PF=0.65,二者基本一致。实际 LED 驱动电源的输入功率：
3.谐波的危害
谐波的危害 由以上分析计算可知，这类 LED 驱动电源输入电流谐波含量高，对于这类装置如功率 不大和少量的使用，其危害性也许不一定会表现出来，然而若成千上万的大量密集地使用，它所产生的谐波电流总量会严重污染整个供电系统和其他用电用户，同时也使电网电压波 形发生畸变。理论和实践证明，过大的电流谐波会产生以下危害： A.能使配电设施如电力变压器和发电机、感性负载设备如电动机等磁性材料的铁芯损 耗 Pkz 得到额外的增加，即增加了由于谐波电流引起的磁滞损耗 Ph 分量和涡流损耗 Pc 分 量，使其过热而损坏，见式（21）,其中 fn 是各次谐波电流频率。
B.谐波电流通过功率补偿设备的电力电容器，图 5 是电容器的等效图。由图 5 可见，B.当由谐波电流引起的容抗与寄生电感引起的感抗相等时形成谐振，产生强大的谐波电流，从而导致电力电容器过流或过压损坏。
图5 C.能对线路上的继电保护、仪器仪表、自动控制、电子通讯、卫星导航以及计算机系 C.统产生强烈的干扰，从而引起误动作、出现噪声等异常现象。D.在三相四线制供电系统的中，线路正常时三相交流电基本平衡，各相电流在中线内 D.相互抵消，理论上中线电流接近于零，因此我国电力系统的中线一般比相线细。然而过大 的三相三次及高次谐波电流，会使电网的相电流无法在中线内相互抵消，致使中线内电流 产生叠加而过流损坏，线路示意图如图 6.此外，中线电流过大引起三相不平衡，即三相电 位发生偏移，严重时导致大批 LED 灯具烧毁，甚至引起火灾！
图6 E.当大量的大功率的高谐波含量的电源设备使用时，其偶次谐波（a2、a4、a6……）不容忽视，它使供电回路电流正负半周不对称。尤其是含量较大的二次谐波，它的直流分 量使电力变压器铁芯产生局部磁化，损耗增大，严重时会危及变压器及电力运行安全。因此，无论是从保护电力系统安全还是从保护用电设备和人身安全来看，严格控制并 限定电流谐波含量，以减少谐波污染造成的危害已成为人们的共识。4.降低 THD 的措施
随着开关电源类电子产品的应用普及，国际电工委员会制定了 IEC61000-3-
2、欧盟制 定了 EN60555-2 和我国制定了 GB17625.1-2003 等法规，对用电设备的电压、电流波形失真 作出了具体限制和规定。目前这些法规也适用于 LED 灯具及 LED 驱动电源。对于输入有功功率大于 25W 的 LED 照明灯具，谐波电流不应超过表 2 限值。
表 2.C 类设备的限值
对于输入有功功率不大于 25W 的 LED 照明灯具，规定符合如下的其中一项： a.谐波电流不应超过表 3 的第 2 栏中与功率相关的限值；
表3 D类设备的限制
b.用基波电流百分数表示的 3 次谐波电流不应超过 86%,5 次谐波不超过 61%;而且，假设基波电压过零点为 0°，输入电流波形应是 60°或之前开始流通，65°或之前有最后 一个峰值（如果在半个周期内有几个峰值）,在 90°前不应停止流通。
图 1 所示的 LED 驱动电源的输入功率为 8.8W,根据表 3 第 2 栏的限值，THD 显然超标。一个好的 LED 驱动电源，不仅需要高功率因数 PF,而且还要实现低 THD,使奇次谐波含量 不超过标准规定值。
但有的电源设计者，为了片面强调高 PF 而将滤波电容值减小，其结果是桥式整流器的 导通角增加，PF 增大，但桥式整流器输出的脉动直流电压导致电路的峰值电流极高，使电 源变换器的功率管等损耗剧增，很容易损坏功率管、高频变压器、高频输出整流管元件。
目前，性能比较优良的 LED 驱动电源，均采用了有源功率因数校正（Advantage Power Factor Correetion）APFC 电路，图 7 是一种常用的临界导通模式（TCM）的单级 PFC 反激式电源变换器示意图。
图7 这种电路能使输入电流即电感电流的波形（见图 8）与整流二极管输出的脉动电压波形保持一致的特点，不存在整流二极管导通角的影响，因此输入电流与输入电压的具有相同 相位，如图 9 所示。
图8
图9 这种电路的功率因数 PF 与总谐波失真 THD 的关系如下：
该电路通常可以做到 PF≥0.96、THD≤30%,甚至可以使 PF 值接近于 1,输入电流失真 系数 K=I1 / Irms≤3,THD≤10%.图 10 的输入电路是一种通用的填谷式的无源功率因数控制（PPFC）电路，对于输入功率 较小的 LED 驱动电源采用此电路，有成本低、线路简单等优点。其功率因数可在 0.85-0.9, 但谐波含量往往会超过符合规定。
图 10 它的电压和输入电流的波形如图 11
图 11 图（12）是其测试结果，结果表明谐波含量超标。
图 12
图 13 针对图 10 电路的这一缺陷，可以提出一种改进方案。即在无源 PFC 电路中，增加一个 2-5 OHM/2W 的电阻与二极管 D3 串联，见图 13.这样可以有效地降低谐波含量，同时还能 进一步提高 PF,对于这种结构的 LED 驱动电源，是一种行之有效的改良方法。
第6篇：电网谐波及其抑制
（二）电压波动的抑制措施 抑制电压波动可采取下列措施：
1）对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电。这是最简便有效的办法。
2）设法增大供电容量，减小系统阻抗，例如将单回路线路改为双回路线路，或将架空线路改为电缆线路等，使系统的电压损耗减小，从而减小负荷变动时引起的电压波动。
3）在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。
4）对大容量电弧炉的炉用变压器，宜由短路容量较大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。5）对大型冲击性负荷，如果采取上列措施尚达不到要求时，可装设能“吸收”冲击性无功功率的静止型无功补偿装置（staticvar compensator，SVC）。SVC是一种能吸收随机变化的冲击无功功率和动态谐波电流的无功补偿装置，其类型有多种，而以自饱和电抗器型（SR型）的效能最好，其电子元件少，可靠性高，反应速度快，维护方便经济，且我国一般变压器厂均能制造，是最适于在我国推广应用的一种SVC。
五、电网谐波及其抑制
（一）电网谐波的有关概念 1.电网谐波的含义
谐波（harmonic），是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数（Lourier series）分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频（50Hz）相同的分量。
向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备，称为谐波源。
就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说，可认为其波形基本上是正弦量，即电压波形中基本上无直流和谐波分量。但是由于电力系统中存在着各种各样的谐波源，特别是大型变流设备和电弧炉等的日益广泛应用，使得谐波干扰成了当前电力系统中影响电 能质量的一大“公害”，亟待采取对策。2.谐波的产生与危害
电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元件。因此，即使电力系统中电源的电压为正弦波，也会由于非线性元件的存在，使得电网中总有谐波电流或电压存在。产生谐波的电气元件很多。例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、异步电动机、电焊机、变压器和感应电炉等，都要产生谐波电流或电压。最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型电弧炉，它们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主要因素。
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