**师范学院2012届本科毕业论文
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摘 要 ................................................................................................................................................ 2
Abstract ............................................................................................................................................ 2
1：绪论............................................................................................................................................. 2
1.1课题背景 ............................................................................................................................ 2
1.2谐波的产生 ........................................................................................................................ 3
1.3电网中谐波的危害 ............................................................................................................ 5
铜陵职业技术学院学报 ２０１０年第２期
浅谈电力电子中的谐波问题
陈艳
（铜陵市工业学校，安徽铜陵２４４０００）
摘要：随着电子电子装置的广泛应用，大量的谐波被注入电网引起电网的严重污染，文章分析了谐波的产生、危害、及其抑制方法，
并对今后谐波抑制装置的发展趋势做了预测。
关键词：电力电子；谐波；危害；抑制 中图分类号：ＴＭ７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—７５２Ｘ（２０１０）０２—００９４－０２
一、谐波及产生的原因
谐波指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，交
流电网的有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不 同的成分都可以称之为谐波。电力电子中的谐波主要是由非
线性负载产生，当正弦波基波电压施加到非线性负载上时，负
载吸收的电流与其上施加的电压波形不一致，其电流发生了 畸变，由于负载与整个网络相连接，这样畸变电流就可以流人 到电网中，这样的负载就成了电力系统中的谐波源。 二、谐波的危害 谐波一旦被注入到电网中后对电力系统的危害是多方面
的，概括起来主要是有以下几个方面： １．谐波加大企业的电力运行成本 由于谐波不经过治理是无法自然消除的，因此大量谐波
电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增大，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．使供电线路和用电设备的热损耗增加 （１）谐波的存在增加了电力变压器的磁滞损耗、涡流损耗
及铜损耗，由于以上两方面的损耗增加，因此要减少变压器的
实际使用容量，同时谐波还会使使变压器噪音增大。 （２）谐波使电动机的附加损耗增大，效率降低，发热增加，
电动机的使用寿命降低，而且负序谐波在电动机中产生负序 旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，
从而减少电动机的出力。
（３）由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越 大集肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，在线路中
有很大的电能浪费。 （４）谐波电流叠加到基波电流上后会使电力电容器中流 过的电流增加使电力电容器的温升增高，引起电容器过负荷
电网谐波及其抑制 电网谐波及其抑制
㈠电网谐波的有关概念
⒈电网谐波的含义及其计算
谐波(harmonic)，是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数(Fourier series)分析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(harmonic source)。
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”，特别是随着大型变流设备和电弧炉等的广泛应用，使得高次谐波的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。
按GB/T14549-93《电能质量·公用电网谐波》规定，第h次谐波电压含有率(HRUh)按下公式计算：
HRUh=Uh / U1 × 100%
式中，Uh为第h次谐波电压(方均根值)；U1为基波电压(方均根值)。
第h次谐波电流含有率(HRIh)按下式计算：
HRIh=Ih / I1 × 100%
式中，Ih为第h次谐波电流(方均根值)；I1为基波电流(方均根值)。
谐波电压总含量(UH)按下式计算：
谐波电流总含量(IH)按下式计算：
电压总谐波畸变率(THDu)按下式计算：
THDu =UH / U1 × 100%
电流总谐波畸变率(THDi)按下式计算： THDi= IH / I1 × 100%
⒉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的各种非线性元件。因此，即使电力系统中电源的电压为正弦波，但由于非线性元件的存在，结果在电网中总有谐波电流或电压存在。产生谐波的元件很多。例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、感应电动机、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，他们产生的谐波电流最为突出，是造成电网谐波的主要因素。
谐波对于电网的危害非常大，主要表现在以下方面：
1.由于电网主要是按基波设计的。由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设备造成危害。特别是对电容器和与之串联的电抗器。其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备（其它设备主要是感性设备）配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比，因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。
2.使电网中的电气设备产生额外的损耗（谐波功率），降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质，严重时候甚至设备损坏。
3.导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。
另外，谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。
谐波来源
1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源
中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。电弧炉是利用电极物料间产生的电弧熔炼金属，因此，它的电流波形很不规则，含有多种谐波（2次到7次）以及间谐波，这是谐波的一个重要来源。而中频炉是工频电流整流后再变为中频，再利用电磁感应来熔炼金属，因此产生大量的高次谐波，其中以5次、7次、11次等奇次谐波为主。
2、用户变压器群是该地区谐波的重要来源
一般情况下，三相变压器由于铁芯为“日”形状，中相比边相要短一半，因此，三个磁路的不对称引起变压器励磁电流中含有谐波分量。所以当对空载三相变压器加电压激励时，即使受电侧没有零序电流通路（中性点不接地或三角形接线），励磁电流中也会有谐波分量。虽然在实际运行时，这个谐波分量很小，但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时，则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加，形成了电网中谐波的又一重要来源。例如，在绝大多数配变中，都是Y，yn 接线，变压器的中间的铁柱对应的线圈即中相接的都是B相，这样的统一接法，就为3、5、7等次谐波提供了一个分别互相叠加的条件。
