发布时间：2025-04-23 14:50:50 人气：
电力系统中谐波是什么呢
供电系统中的谐波问题及解决方案
在供电系统中，谐波电流的出现已有多年历史，最初由电气化铁路和工业中的直流调速传动装置产生，这些装置将交流转换为直流电时，会释放出水银整流器产生的谐波电流。近年来，随着产生谐波的设备类型和数量激增，我们必须审慎考虑谐波及其不良影响，并努力减少这些影响。
谐波的产生涉及非线性负荷。在实际供电系统中，由于存在非线性负荷，电流流过与所加电压非线性关系的设备时，形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为基频正弦波和其整倍数频率的正弦波，即谐波。例如，基频为50Hz时，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。电流波形可能由二次谐波、三次谐波等组成，直至第三十次谐波。
产生谐波的设备包括：开关模式电源（SMPS）、电子荧光灯镇流器、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。
开关模式电源（SMPS）在现代电子设备中广泛使用。与传统的降压器和整流器相比，SMPS通过直接使用电源经可控制的整流器件给储能电容器充电，并以适合输出电压和电流的方式输出所需的直流电流。然而，设备使用脉冲电流而非连续电流，这包含了大量的三次及高次谐波。
电子荧光灯镇流器在工作于高频时提高了灯管效率，但其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声。通过使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波，但成本较高。
直流调速传动装置采用三相桥式整流电路，输出直流电流中存在300Hz的脉动波，改变供电电流波形。不间断电源（UPS）根据能量变换方式和外部供电到内部供电的转换方式不同，有多种类型。主要类型包括在线、离线和线路交互作用UPS。由UPS供电的负荷多为电子设备，非线性且含有大量低次谐波。
磁芯器件上的励磁电流和磁通密度之间关系的非线性导致磁化过程中的高次谐波。在串联电阻较大时，电流为正弦波，磁场中的高次谐波被认为是强迫磁化；在串联电阻较小时，磁通密度为正弦波，电流波形则含高次谐波，这被认为是自由磁化。
谐波电流在电源系统内和装置内均引发问题，解决措施需分别对待。谐波在装置内的问题包括电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器误动作等。解决方法包括将产生谐波的负荷与敏感负荷供电线路分离，使用Dyn接线的变压器，以及采用能检测电流均方根值的断路器。
为减少供电电源的谐波问题，可采用装用谐波滤波器、隔离变压器和有源谐波调节器等方法。谐波滤波器可降低由电动机控制器产生的谐波电流。隔离变压器则削弱均衡的三次谐波电流返回电源的问题。有源谐波调节器主动注入电流以精确补偿负荷产生的谐波电流，实现纯粹的正弦波输出。
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。
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