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諧波的定義及其測試方法分析

發(fā)布時(shí)間:2020-03-11 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在振動(dòng)學(xué)里認(rèn)為一個(gè)振動(dòng)產(chǎn)生的波是一個(gè)具有一定頻率的振幅最大的正弦波叫基波。這些高于基波頻率的小波就叫作諧波。
 
在振動(dòng)學(xué)里認(rèn)為一個(gè)振動(dòng)產(chǎn)生的波是一個(gè)具有一定頻率的振幅最大的正弦波叫基波。這些高于基波頻率的小波就叫作諧波。
 
諧波是指對周期性非正弦交流量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量,通常稱為高次諧波,而基波是指其頻率與工頻(50Hz)相同的分量。高次諧波的干擾是當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”,亟待采取對策。
 
諧波定義:供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解,除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量,還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。
 
諧波的定義及其測試方法分析
 
諧波 (harmonic wave),從廣義上講,由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率,因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這時(shí)“諧波”這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。正是因?yàn)閺V義的諧波概念,才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。
 
諧波產(chǎn)生的原因:由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載,基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有 UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。
 
泛音是聲學(xué)上的諧波,但次數(shù)的定義稍許有些不同,基波頻率 2 倍的音頻稱之為一次泛音,基波頻率 3 倍的音頻稱之為二次泛音,以此類推。
 
諧波的頻率必然也等于基波的頻率的整數(shù)倍,基波頻率 3 倍的波稱之為三次諧波,基波頻率 5 倍的波稱之為五次諧波,以此類推。不管幾次諧波,他們都是正弦波。
 
 諧波的定義及其測試方法分析
 
諧波的定義及測試方法
供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解,除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量,還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量,這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波,稱為非諧波(Non-harmonics)或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實(shí)際上是一種 干擾量,使電網(wǎng)受到“污染”。
 
目前公司常用測試輸入電流諧波的儀器有 TEK 系列示波器(可采用 WAVESTAR 軟件進(jìn)行諧波分析),測試輸出電壓諧波的儀器有 GW GAD-201G(失真儀)和 TEK 系列示波器(可采用 WAVESTAR 軟件進(jìn)行諧波分析)。
 
使用下面的方法計(jì)算信號(hào)的 THD:
 
 諧波的定義及其測試方法分析
 
其中 A1 是幅頻特性中基波的幅值,而 A2 、A3、A4、A5、……分別是 2、3、4、5、……次諧波的幅值。選取不同數(shù)量的諧波分量,可以計(jì)算出對應(yīng)的 THD 值。
 
采用 WAVESTAR 軟件進(jìn)行分析可以得到完整諧波分析數(shù)據(jù),下圖為分析得出的柱型圖,從圖中可以針對各次諧波異常的狀況采取相應(yīng)的對策進(jìn)行改善:
 
 諧波的定義及其測試方法分析
 
波峰因數(shù)定義及測試方法
波峰因數(shù)定義為交流信號(hào)峰值與有效值之比(峰均比),典型的波峰因數(shù)是:正弦波:1.414;方波:1;25%的占空比的脈沖:2 。
 
波峰因數(shù)(CREST FACTOR)的概念在 UPS 行業(yè)是用來衡量 UPS 帶非線性負(fù)載的能力,對線性負(fù)載(R LOAD)而言,正弦波電流峰值 Ipeak 與均方根值 Irms 之比為 1.414:1;在非線性負(fù)載(RCD LOAD)時(shí),波峰因數(shù)則被認(rèn)定為:在相同的有功功率條件下,非線性負(fù)載的電流峰值與非線性負(fù)載電流均方根值之比。實(shí)際測試波形參考如下:

 
諧波的定義及其測試方法分析

 
  
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