逆变器谐波畸变

谐波是如何产生的

谐波是指电流中除基波外，还含有频率为基波整数倍的电量。这种现象通常通过对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解来识别。其中，大于基波频率的电流产生的电量即为谐波。

谐波产生的原因多种多样，其中最常见的是由于正弦电压施加于非线性负载，导致基波电流发生畸变，从而产生谐波。常见的非线性负载包括不间断电源（UPS）、开关电源、整流器、变频器以及逆变器等。

谐波的存在可能对电力系统和其他电子设备造成不良影响，如引起设备过热、产生噪音、降低设备效率等。因此，在设计和使用含有非线性负载的电路时，需要特别注意谐波问题，并采取适当的措施来减少谐波的产生和传输。

为了减少谐波的影响，可以采取多种措施，如使用滤波器、增加电抗器、调整电路参数等。此外，在电力系统中，也可以通过安装动态无功补偿装置来平衡系统中的无功功率，从而减少对谐波的敏感度。

总之，谐波是电力系统中一个需要关注的重要问题。了解谐波产生的原因和减少谐波影响的措施，对于确保电力系统的稳定和高效运行具有重要意义。

什么是谐波？

供电系统中的谐波问题是一个长期存在的现象，尤其随着非线性负荷设备的增多，谐波电流的产生和影响日益显著。理想的供电系统应包含只有线性元件的简单电路，电流和电压呈正弦波形。然而，实际中，非线性负荷如SMPS、电子镇流器、调速装置、UPS和磁性设备等，会在电流中引入非正弦波，形成二次、三次乃至更高次谐波，这些谐波会扭曲电流波形，导致电压畸变等问题。

各类设备如开关模式电源因其控制方式产生大量三次和高次谐波。电子镇流器虽提高灯管效率，但其逆变器会引入谐波和噪声。直流调速装置和UPS因电路设计，会在直流输出中产生300Hz的脉动，形成谐波。磁芯器件的励磁过程也产生非线性关系，导致高次谐波。

谐波带来的问题包括电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热和断路器误动作等。解决方法包括对产生谐波的设备进行供电线路分离、使用专门设计的变压器和滤波器，以及采用有源谐波调节器等技术来降低谐波影响。

同时，相关法规强调用户需采取措施消除因谐波导致的供电问题。通过安装滤波器、隔离变压器和有源谐波调节器，可在一定程度上减小谐波对电网的影响，确保供电的稳定和可靠性。

逆变电焊机逆变电焊机电源的谐波抑制分析

弧焊逆变电源的谐波问题分析

1. 谐波产生的原因

自晶闸管逆变电源以来，弧焊逆变技术不断进步，如今是焊接设备主流。然而，逆变电路的整流和逆变环节导致电流波形失真，产生高次谐波。主要源于两个方面：一是逆变电源内部的干扰，如高电流引发的电磁场干扰、高频引弧等，以及智能化控制系统的谐波干扰；二是外部电网的负载变化和高频设备产生的谐波污染。

2. 谐波的特点与危害

逆变电源的高效率转换带来了谐波问题，尤其是高频化和大容量趋势下。逆变过程产生的脉冲引发严重的谐波干扰，导致电网功率因数降低，对周围电磁环境和设备运行造成负面影响。低频畸变是电力电子设备的共性问题，需妥善处理。

3. 谐波抑制措施

常用的谐波抑制手段包括无源滤波器（PF）和有源滤波器（AF）。PF成本低，但滤波效果受系统阻抗影响，且不能应对频率变化。AF则能动态补偿，实现谐波和无功功率补偿，但早期因技术限制存在效率低等问题，现在随着电力半导体技术的发展，AF已走向实用化。

4. 软开关技术的作用

随着电力电子技术的进步，硬开关的缺点日益突出。软开关技术通过改进开关策略，降低损耗，增强兼容性和可靠性，对逆变模块有重要价值，尤其是在无损耗吸收技术的研究中，尽管面临挑战，仍在持续发展。

总之，弧焊逆变电源中的谐波问题需通过有效抑制措施来解决，AF和软开关技术是关键手段，以提高功率因数并保护电力系统稳定运行。

扩展资料

逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。这种电源一般是将三相工频（50Hz）交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波，变成直流，再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT）的交替开关作用，逆变成几kHz~几十kHz的中频交流电压，同时经变压器降至适合于焊接的几十V电压，后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。

谐波对并网逆变器的影响

谐波对并网逆变器的影响主要体现在降低能效、增加损耗、干扰信号以及可能引发的稳定性问题。

首先，谐波会导致并网逆变器能效降低。谐波是电流或电压中的非正弦周期性分量，它们会在电力系统中产生额外的热量。这些热量不仅造成了能量的浪费，还会加速逆变器内部元件的老化，从而缩短设备的使用寿命。例如，谐波引起的额外温升可能使逆变器中的电容器、电感等关键元件性能下降，影响整体效率。

其次，谐波会增加并网逆变器的损耗。由于谐波的存在，电流波形变得不规则，导致逆变器在转换过程中产生更多的损耗。这些损耗不仅包括电气损耗，如电阻损耗、铁芯损耗等，还包括机械损耗，如振动和噪音。这些损耗的累积会显著增加逆变器的运行成本，降低其经济效益。

再者，谐波会干扰并网逆变器的信号传输。在电力系统中，逆变器需要准确感知并响应电网的电压和频率变化。然而，谐波会干扰这些信号的准确传输，导致逆变器误判或响应迟缓。这种信号干扰可能引发逆变器的不稳定运行，甚至导致其与电网的脱网事故。例如，谐波可能导致逆变器的保护电路误动作，从而在电网正常运行时切断电源，影响供电的可靠性。

最后，谐波还可能引发并网逆变器的稳定性问题。在电力系统中，多个逆变器并联运行时，谐波可能导致它们之间的相互作用增强，从而引发系统的不稳定。这种不稳定可能表现为电压波动、电流畸变等，严重时甚至可能导致整个电力系统的崩溃。因此，在设计和运行并网逆变器时，必须充分考虑谐波的影响，采取相应的抑制措施以确保系统的稳定运行。

综上所述，谐波对并网逆变器的影响不容忽视。为了保障逆变器的安全高效运行，需要密切关注谐波问题，并采取有效的技术和管理措施来减少其不利影响。

谐波产生的根源是什么，它具有哪些危害，采取什么措施可以消除谐波？

谐波产生的根源主要是电力系统中存在大量非线性负载。像各种电力电子设备，如整流器、逆变器、变频器等，它们在工作时会使电流和电压波形发生畸变，从而产生谐波。电弧炉、变压器等设备在运行过程中也会因铁芯饱和等原因产生谐波。

谐波具有多方面危害。对电力设备而言，谐波会使变压器、电动机等设备产生附加损耗，导致设备过热，加速绝缘老化，缩短使用寿命。还会影响测量仪表和保护装置的准确性，可能造成误动作。在通信系统方面，谐波会干扰通信线路，产生噪声，降低通信质量。

针对谐波可采取多种消除措施。安装滤波器是常用方法，分为无源滤波器和有源滤波器。无源滤波器由电感、电容和电阻组成，能对特定频率的谐波进行滤波；有源滤波器则通过电力电子装置实时检测和补偿谐波电流。合理选择和配置电力设备也很关键，比如选用低谐波含量的设备，合理安排设备运行方式。此外，还可采用并联电容器组进行无功补偿，优化电网运行方式，降低谐波影响。

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