三波谐波传动

谐波齿轮是一种新型的传动机构，因其结构独特、工作原理先进而备受瞩目。

本文将从谐波齿轮的结构组成及工作原理两个方面进行介绍，帮助读者更好地了解谐波齿轮的特点和应用领域。

一、谐波齿轮的结构组成1. 主轴部分谐波齿轮的主轴部分通常由谐波波发生器、柔性轴和静止波发生器组成。

谐波波发生器是用于产生谐波运动的部件，它与柔性轴紧密连接，能够将谐波波传递给静止波发生器。

静止波发生器的作用是将谐波转化为旋转运动，从而驱动输出轴工作。

2. 输出轴部分输出轴部分包括输出轴、柔性轴和输出轴的定位结构。

柔性轴在谐波齿轮中起到传递力矩和减小震动的作用，能够有效保护输出轴和传动系统。

输出轴的定位结构则保证了输出轴的稳定性和精度。

3. 其他部分谐波齿轮通常还包括壳体、轴承、密封件等辅助部件。

壳体是整个传动系统的保护罩，能够阻挡外部污染物和颗粒，保护内部部件。

轴承和密封件则起到支撑和密封作用，确保谐波齿轮的正常运转和使用寿命。

二、谐波齿轮的工作原理1. 谐波波发生器的作用谐波波发生器是谐波齿轮的核心部件，它通过弹性变形产生谐波振动，将谐波能量传递给静止波发生器。

谐波波发生器通常采用柔性材料制成，其内部结构设计合理，能够确保谐波波的准确产生和传递。

2. 静止波发生器的作用静止波发生器接收谐波波发生器传递过来的谐波能量，通过内部结构的设计和转动运动，将谐波转化为旋转运动。

静止波发生器的设计和加工精度对谐波齿轮的工作效率和精度影响很大，因此在制造过程中需要高度重视。

3. 输出轴的工作原理输出轴是谐波齿轮将谐波运动转化为实际工作输出的部件，它通过接收静止波发生器传递过来的旋转运动，实现输出轴的旋转。

输出轴的设计和加工精度直接影响着谐波齿轮的输出精度和工作效率，因此在制造过程中需要严格控制。

4. 谐波齿轮的优点谐波齿轮相比传统的齿轮传动具有以下几个优点：传动比大、传动效率高、噪音小、结构紧凑、重量轻、精度高等。

这些优点使谐波齿轮在各种精密传动系统中得到广泛应用，例如工业机械、航天航空、机器人、医疗设备等领域。

电气传动2022年第52卷第6期摘要：当应用特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM ）于中点钳位型（NPC ）三电平变换器以降低开关频率时，将引起更为严重的中点电位（NPP ）波动，因为SHEPWM 无中点电位控制自由度。

对此，提出了一种基于3次和9次谐波优化的新型电流谐波最优PWM 策略，以抑制NPP 低频脉动。

传统SHEPWM 通过谐波优化目标离线计算开关角来提高谐波性能，由于很难在线求解开关角，故中点电位实时控制效果不佳。

而新方案中通过分析3次和9次谐波与NPP 波动之间的数学关系，得到了最优谐波表达式，从而直接应用即可实现最小NPP 低频脉动，而无需在线更改开关角。

在NPC 三电平变换器样机上开展了实验测试，实验结果验证了新型PWM 策略的有效性。

关键词：三电平变换器；中点电位；低频脉动；脉宽调制中图分类号：TM46文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22151Current Harmonic Optimal PWM Strategy for NPC Three -level ConverterZHU Yan 1，CHEN Jin 2（1.State Grid Chongqing Shiqu Power Supply Company ，Chongqing 400015，China ；2.State Grid Chongqing Electric Power Company ，Chongqing 400015，China ）Abstract:When applying selected harmonic elimination pulse width modulation （SHEPWM ）to a neutral-point-clamped （NPC ）three-level converter to reduce the switching frequency ，it will cause more serious neutral-point potential （NPP ）fluctuations because there is no degree of freedom for SHEPWM to control the NPP.In this regard ，a new current harmonic optimal PWM strategy based on 3rd and 9th harmonic optimization was proposed to restrain low-frequency NPP fluctuation.The traditional SHEPWM improves the harmonic performance by calculating the switching angles off-line through the harmonic optimization target.Since it is difficult to solve the switching angles online ，the NPP cannot be controlled well in real time.In the new scheme ，by analyzing the mathematical relationship between the 3rd and 9th harmonics and NPP fluctuations ，the optimal harmonic expression was obtained ，so that the minimum low-frequency NPP fluctuation can be achieved directly without changing the switching angles online.The experimental tests were carried out on a prototype NPC three-level converter ，and the experimental results verify the effectiveness of the new PWM strategy.Key words:three-level converter ；neutral-point potential （NPP ）；low-frequency fluctuation ；pulse width modulation （PWM ）基金项目：重庆市科技重大主题专项重点研发项目（cstc2018jszx-cyztzxX0031）作者简介：朱燕（1981—），女，硕士，高级工程师，Email ：********************NPC 三电平变换器电流谐波最优PWM 策略朱燕1，陈进2（1.国网重庆市区供电公司，重庆400015；2.国网重庆市电力公司，重庆400015）中点钳位型（neutral -point -clamped ，NPC ）三电平变换器广泛应用于风电和牵引等工业领域，其与两电平拓扑相比优势在于输出电压谐波含量低和功率开关器件额定电压低等[1-2]。

谐波减速器概述阳泉华鑫采矿设备有限公司2010.12.4目录1. 简述 (1)1.1 谐波传动技术背景 (1)2. 国内外研究现状 (1)3．波减速器介绍 (2)3.1谐波传动术语介绍 (2)3.3 谐波减速器介绍 (2)3.3.1 谐波减速器代号 (2)3.3.2 谐波减速器的品种规格 (2)3.3.3 谐波齿轮减速器的基本构造 (3)3.3.4 谐波减速器的原理 (3)3.3.5 谐波减速器主要零件常用材料: (5)3.3.6 生产谐波减速器所需设备情况 (5)4. 谐波减速器的特点 (7)4.1 谐波减速器的主要优点 (7)4.2 谐波减速器的主要缺点 (8)4.3 谐波传动与其它传动性能的具体比较 (8)5 国内外谐波减速器比较 (9)6. 发展趋势和待解决的问题 (10)附录谐波减速器生产厂家1. 简述1.1 谐波传动技术背景谐波传动是上世纪五十年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的新型机械传动方式，被认为是机械传动的重大突破。

谐波机械传动原理是苏联工程师A.摩察尤唯金首先于1947年提出，1955年第一台用于火箭的谐波齿轮传动是由美国人C.M .Musser发明的。

此后，在航天飞行器和航天设备上的多次使用，充分显示了这种传动的优越性。

1959年取得了此项发明的专利后，于1960年正式公开发表了该项技术的详细资料，一九六一年开始介绍到我国。

由于谐波传动具有许多优点，因而获得了广泛的推广。

到上世纪七、八十年代，许多不同类型的谐波传动取得了专利。

2. 国内外研究现状谐波传动自50年代中期出现后成功地用于火箭、卫星等多种传动系统中，使用证实这种传动较一般齿轮传动具有运动精度高、回差小、传动比大、重量轻、体积小、承载能力大，并能在密封空间和辐射介质的工况下正常工作等优点。

因此美、日、俄等技术先进国家，对这方面的研制工作一直都很重视。

如美国就有国家航空管理局路易斯研究中心、空间技术实验室、贝尔航空空间公司、麻省理工学院、通用电气公司等几十个大型公司和研究中心都从事过这方面的研究工作。

63V OCATIONAL TECHNOLOGY z yj 技术课堂谐波齿轮传动原理和技术黑龙江王中孚吴广林李洪斌张敏于兴胜职业技术一、谐波齿轮传动的原理谐波齿轮传动由三个基本构件组成:波发生器H 、作为挠性构件的柔轮1和刚轮2。

在未装配之前,柔轮的原始剖面呈圆形;刚轮是一个刚性的内齿轮,柔轮的齿数Z1比刚轮齿数Z2少1至几个齿;波发生器H 由一个椭圆盘,也可由转臂和几个圆盘构成等多种形式,通常有标准椭圆、双偏心圆、余弦闭合曲线、里隆勒曲线(Resal)、偏心盘作用下的和滚轮发生器作用下的闭合曲线等。

波发生器的最大直径比柔轮内径略大。

把波发生器装入柔轮时,迫使柔轮产生变形,在其长轴两端的齿轮恰好与刚轮齿完全啮合,短轴处的齿侧完全脱开。

而处于波发生器长轴和短轴之间沿周长不同区域内的齿,视柔轮回转方向的不同,则处于某些啮合或某些啮合的不同过渡状态,当波发生器回转时,柔轮的长轴和短轴的位置不断改变,这样由波发生器控制的柔轮变形部位随转角φ的不同而改变,从而传递了啮合运动。

在传动的过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数。

如以椭圆形波发生器传递啮合时为例,变形后柔轮上各点相对于未变形柔轮的运动,在以变形长轴为起点展开后,近似呈具有两个全波的余弦曲线的连续简谐波形,称为双波传动。

其余类推,有单波、三波,考虑到柔轮的疲劳寿命,一般波数不大于三,双波是最常用的。

一般情况下,有一个输入运动时,能获得一个确定的输出运动。

在三个构件中,必须有一个固定的,即所谓的行星型机构,三个构件中其余两个一个若为主动,另一个即为从动。

其相互关系根据需要可以互换,有时为了满足某种使用要求,亦可做成三个构件均不固定的差动型的机构,以用于将两个输入运动合成一个确定的输出运动,或将一个输入运动分解为两个不确定的输出运动。

同时,当刚轮固定,波发生器主动,而柔轮从动时,由相对运动原理不难证明,柔轮中线上任一点的轨迹近似呈内摆线,且柔轮转向与波发生器的转向相反;而当柔轮固定,刚轮从动时,波发生器的转向与刚轮的转向相同。

线性负载，例如纯电阻负载，其工作电流的波形与输入电压的正弦波形完全相同，非线性负载，例如斩波直流负载，其工作电流是非正弦波形。

传统的线性负载的电流/电压只含有基波(50Hz)，没有或只有极小的谐波成分，而非线性负载会在电力系统中产生可观的谐波。

谐波与电力系统中基波叠加，造成波形的畸变，畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。

非线性负载产生陡峭的脉冲型电流，而不是平滑的正弦波电流，这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变，形成谐波分量，进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。

计算机是此类非线性负载之一，象绝大多数办公室电子设备一样，计算机装有一个二极管/电容型的供电电源，这类供电电源仅在交流正弦波电压的峰值处产生电流，因此产生大量的三次谐波电流（150Hz）。

其它产生谐波电流的设备主要有：电动机变频调速器，固态加热器，和其他一些产生非正弦波变化电流的设备。

荧光灯照明系统也是一个重要的谐波源，在普通的电磁整流器灯光电路中，三次谐波的典型值约为基波（50Hz）值的13%-20%。

而在电子整流器灯光电路中，谐波分量甚至高达80%。

非线性负载所产生的谐波电流会影响电力系统的多个工作环节，包括变压器，中性线，还有电动机，发电机和电容器等。

谐波电流会导致变压器，电动机和备用发电机的运行温度(K参数)严重升高。

中性线上的过电流（由谐波和不平衡引起）不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会在三相变压器线圈中产生环流，导致变压器过热。

无功补偿电容器会因电网电压谐波畸变而产生过热，谐波将导致严重过流；另外，电容器还会与电力系统中的电感性元件形成谐振电路，这将导致电容器两端的电压明显升高，引致严重故障。

照明装置的启辉电容器对于由高频电流引起的过热也是十分敏感的，启辉电容器的频繁损坏显示了电网中存在谐波的影响。

谐波还会引起配电线路的传输效率下降，损耗增大，并干扰电力载波通讯系统的工作，如电能管理系统（EMS）和时钟系统。

三次谐波在物理学和电类学科中都有三次谐波的概念f(t)=∑(k=0,n)cos(kwt+ak) 任何一个波函数都可以进行傅里叶分解如上的形式当k=0时的分量f(t)=cos(a0)成为基波分量以此类推当k=3时f(t)=cos(3wt+a3)称为三次谐波三次谐波污染主要存在于低压配电网中，以建筑系统最为严重。

其对电网的危害主要有：功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、电网过热等；对配电站会造成电子器件误动作、电容器损坏、附加磁场、中性线过载和电缆着火。

文章主要介绍了消除三次谐波的各种方法及性能比较。

关键词三次谐波滤波滤波器1 三次谐波源在电力系统中，正常供电频率是50HZ，所谓“三次谐波”，就是在50HZ的电路中，夹杂有150HZ的交流正弦波，这个150HZ的交流正弦波由于是50HZ的三倍，于是称之为三次谐波。

输电及配电系统规定：在频率恒定情况下，电压和电流均以正弦波波形运行。

然而在非线性负荷接入系统时，产生的附加的谐波电流会引起电流和电压畸变。

产生三次谐波的非线性单相负荷主要有（不考虑暂态及非正常工作状态）：（1）荧光灯、节能灯及其镇流器；①市场调查表明，目前国内市场绝大多数的荧光灯电子镇流器三次谐波电流含量高达80%～90%；②高档的电子镇流器三次谐波电流含量分三种标准：标准：其谐波电流含量<37%；标准：其谐波电流含量<30%；带灯丝预热控制的电子镇流器其谐波电流含量<10%。

市场上的商品实际上达不到标准要求；③节能型电感镇流器标准规定<20%，其中三次谐波电流含量占主要成分。

（2）电弧焊接设备（电弧的非线性类负荷）；（3）计算机开关型电源及显示器（大型显示屏幕）；（4）彩色电视机及监视器，如证券公司、体育场馆、商业中心和新闻中心的电视墙的显示幕墙。

普通型彩色电视机可达127%，三次谐波电流含量高达90%；（5）晶闸管调压电源（如加热器、调光器、电化学电源等）；（6）晶闸管调功电源（如加热器、电化学电源等）；（7）整流电源（如电器的工作电源、充电器、直流传动及电化学电源等）；（8）开关型稳压电源及；（9）变频器①变频的家用电器，如空调、洗衣机、风机、泵、微波炉；②工业及建筑用的调速电动机；③中频电源。

谐波减速器原理及特点1. 概述1.1 产生及发展谐波齿轮传动技术是20世纪50年代末随着航天技术发展而发明的一种具有重大突破的新型传动技术，由美国人C. W.马瑟砖1955年提出专利，1960年在纽约展出实物。

谐波传动的发展是由军事和尖端技术开始的，以后逐渐扩展到民用和一般机械上。

这种传动较一般的齿轮传动具有运动精度高，回差小，传动比大，重量轻，体积小，承载能力大，并能在密闭空间和辐射介质的工况下正常工作等优点，因此美，俄，日等技术先进国家，对这方面地研制工作一直都很重视。

如美国就有国家航空管理局路易斯研究中心，空间技术试验室，USM公司，贝尔航空空间公司，麻省理工学院，通用电器公司等几十个大型公司和研究中心都从事过这方面的研究工作。

前苏联从60年代初期开始，也大力开展这方面的研制工作，如苏联机械研究所，莫斯科褒曼工业大学，列宁格勒光学精密机械研究所，全苏联减速器研究所等都大力开展谐波传动的研究工作。

他们对该领域进行了较系统，较深入的基础理论和试验研究，在谐波传动的类型，结构，应用等方面有较大的发展。

日本长谷齿轮株式会社等有关企业在谐波齿轮传动的研制和标准化、系列化等方面作出了很大贡献。

西欧一些国家除了在卫星，机器人，数控机床等领域采用谐波齿轮传动外，对谐波传动的基础理论也开始进行系统的研究。

谐波齿轮传动技术1970年引入日本，随之诞生了日本第一家整体运动控制的领军企业-日本Harmonic Drive SystemsInc.(简称HDSI)。

目前日本HDSI公司是国际领先的谐波减速器公司，其生产的Harmonic Drive谐波减速器，具有轻量、小型、传动效率高、减速范围广、精度高等特点，被广泛应用于各种传动系统中。

谐波传动技术于1961年由上海纺织科学研究院的孙伟工程师介绍入我国。

此后，我国也积极引进并研究发展该项技术，1983年成立了谐波传动研究室，1984年“谐波减速器标准系列产品”在北京通过鉴定，1993年制定了GB/T14118-1993谐波传动减速器标准，并在理论研究、试制和应用方面取得较大成绩，成为掌握该项技术的国家之一。

减速器是机器人等机械的重要部件，近年来，随着技术的不断发展，减速器也不断更迭，发生了不小的变化，例如近年出产的谐波减速器，相比以往的减速器产品就有更多的优势。

下面就给大家介绍一下该产品的构成及原理。

上世纪60年代，行星齿轮传动发展出一种新的传动形式-请波传动，随后第一台谐波减速器诞生制,主要由波发生器、钢轮和柔性轮三部分组成，其中柔性轮的齿数略小于钢轮的齿数，如上图。

谐波减速器基本的工作原理为:当波形发生器安装于柔性轮的内圆时，弹性部件的柔轮由于力的作用发生变形而成椭圆形状，在椭圆长轴处，两轮完全进入啮合状态，在短轴处完全脱开，短轴或长轴之间处于啮合和脱开的中间状态。

当波发生器开时转动时，柔轮在力的不间断作用下的发生变形，两轮轮齿在进入啮合到脱开的期间，两轮的工作状态在连续发生变化，导致错齿运动产生，实现运动传递。

该型减速器主要应用于传功精度高、安装空间小、轻载等场合，如轻型机器人或大型机器人的小臂、手部或手腕等部分。

以上就是由四川志方科技有限公司为大家提供的关于谐波齿轮减速器的基本信息，如果还想了解更多，或者你身边的减速器需要进行检测，急需一台专业的试验台，建议咨询专业的厂家。

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