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谐波及无源滤波与有源滤波

谐波源及类型

如果正弦交流电压加在设备上，产生的电流却不是正弦交流电流
，这样的设备就称为非线性阻抗设备，简称非线性设备





。不是正弦波形的交流电就含有谐波成分
，所以非线性设备也称为谐波源



。

工业电网中主要的谐波源有三种类型


：三相桥式整流回路在每一相的正负波形上都会产生波形变化

，一个周期里就有六个非正弦的波形
，所以称为六脉波设备。六脉波设备的谐波很有规律
，会产生六的倍数加减1次数的谐波，即5、7



、11、13

、17

、19……次谐波，而且随着谐波次数升高谐波幅值会逐渐降低
，所以通常只需要处理5、7、11、13次谐波
。

这类设备包括有三相桥式整流器的所有设备


、比如直流驱动器


、变频器


、软启动器

，UPS电源等等

，是目前工业用电设备中最常见的一类谐波源。

类似工业电弧炉这样的设备工作时
，电流波形变化很频繁，会分解出次数和幅值不断变化的谐波

。

非线性的单相设备




，比如带有单相整流环节的电子仪器等等




，因为三相不对称原因会在零线上形成3次零序谐波。

1 谐波对电力系统和各种电气设备的危害

谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振
，使谐波电流放大几倍甚至几十倍
，造成过电流
，引起电容器



、与电容器相连的电抗器和电阻器的损坏
，甚至引起严重事故


。

谐波会导致继电保护和自动装置的误动作、熔丝非正常熔断
，同时也会导致电气测量仪表计量不准确
。

谐波会造成变压器

、电动机等机械振动，噪声、温升显著增加






，绝缘寿命缩短



。

谐波会引起设备和线路额外发热，增加损耗、加速绝缘老化、降低使用寿命

。

谐波能延缓电弧熄灭，造成事故扩大
。

谐波导致三相四线系统中的中线电流显著增加
，引发系统故障甚至事故

。

谐波通过电磁感应和传导耦合等方式会对邻近的通信系统产生干扰

，轻者引进噪声
，降低通信质量;重者导致信息丢失
，使通信系统无法正常工作。

谐波会引起生产设备运行不稳定
，造成产品不合格率上升，降低企业效益。

谐波影响各种电气设备的正常工作。据统计



，由于谐波而破坏的电气设备中
，并联电容器约占70%

，其中串联电抗器约占30%
。

谐波电流使电力系统中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电、用电的使用效率
。