电力系统谐波对发电机的影响分析

供电系统中的谐波概述详解概述来源“谐波”一词起源于声学。

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。

当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。

1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。

定义谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。

从广义上讲，由于交流电网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，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。

正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。

主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。

傅里叶级数法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。

傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。

傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。

1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。

这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。

谐波分析一、谐波的相关概述谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。

谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性.由于非线性负荷的存在,使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形,其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。

当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降,其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变,这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。

电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波.因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。

(2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。

(3）非线性设备的谐波源,如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。

二、谐波的危害谐波对电力系统的危害主要表现在:（1)谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率.（2)谐波影响各种电气设备的正常工作。

(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，引发严重事故.（4）谐波会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。

（5）谐波对临近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声,降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

三、谐波的分析由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高,谐波已成为电力系统的一大公害.我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。

我国国家技术监督局于93年颁布了国家标准《电能质量-—公用电网谐波》(GB/T 14549—1993）。

该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。

变频器产生谐波的危害及解决方法摘要：在交流变频调速方式中，变频器作为一种频率可变的交流电动机驱动器，因其节能效果明显、精度高、运行可靠、维护简单等优点，已经广泛应用于电力、机械、工业、生活等各个领域中。

但变频器主要组成器件是电力电子元件，具有非线性特性及其冲击性用电工作方式，会产生大量谐波，严重干扰电力系统，所以变频器谐波问题日益引起人们的关注。

关键词：变频器；谐波；危害变频器控制的系统具备精度高，运行可靠、调节方便、维护简单、网络化等优点，使得变频器在交流调速领域中得到了很大的发展，已经广泛应用于电力、工业、生活等各个领域。

但变频器的高频基波，高次谐波对电网和其他设备带来的干扰问题亦倍受关注。

一、变频器谐波产生的原因谐波产生的根本原因是由于变频器本身的高频基波所产生。

将直流电通过斩波的方式得到一组脉冲宽度和频率可调的方波脉冲串。

脉冲串的功率包络线近视于正弦波的波形，而基波的实质还是方波脉冲。

而方波是由无限次奇次谐波组成的。

谐波是正弦波，谐波频率是基波频率的奇数倍。

影响最严重的是3次5次7次9次谐波。

从结构组成上变频器可分为直接变频和间接变频两大类。

目前应用较多的还是间接变频器。

间接变频器主电路为交-直-交结构，经三相桥式不可控整流成直流电压，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可调的交流信号。

变频器就是利用这一原理将50Hz的工频交流电通过整流和逆变转换为频率可调的交流电源。

变频器输入部分为整流电路，输出部分为逆变电路，这些都是由电力电子非线性元件组成的，这些电力电子装置成为变频器最主要的谐波源。

因此在其开断过程中其输入端和输出端都会产生谐波。

二、谐波的危害一般来讲，变频器对容量相对较大的电力系统影响不很明显，而对容量小的系统，谐波产生的干扰就不可忽视，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，给周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。

谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在：1、谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。

什么是谐波？谐波的危害一、谐波1.何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。

当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。

谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。

谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。

一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。

对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。

“谐波”到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。

70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。

世界各国都对谐波问题予以充分和关注。

国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。

谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。

谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。

谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。

谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。

对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

2.谐波抑制为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。

谐波产生的原因危害和抑制措施0前言随着电力电子技术的飞速发展，各种新型用电设备越来越多地问世和使用，高次谐波的影响越来越严重。

电力系统受到谐波污染后，轻则影响系统的运行效率，重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。

以前，电力系统考核电能质量的主要指标是电压的幅值和频率，现在世界各国都把电网电压正谐波形畸变率极限值作为电能质量考核指标之一，正确认识谐波已成为电力工作者的重要任务之一。

因此，研究和分析谐波产生的原因、危害和抑制谐波的措施具有重要的实际意义。

1谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的:（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。

（2）设备设计思想的改变。

过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。

现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。

例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。

2谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。

现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。

同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。

对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。

对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。

（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。

电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。

（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。

一、概述铁磁谐振就是由铁心电感元件,如发电机、变压器、电压互感器、电抗器、消弧线圈等与与系统的电容元件,如输电线路、电容补偿器等形成共谐条件,激发持续的铁磁谐振,使系统产生谐振过电压。

电力系统的铁磁谐振可分二大类:一类就是在66kV及以下中性点绝缘的电网中,由于对地容抗与电磁式电压互感器励磁感抗的不利组合,在系统电压大扰动(如遭雷击、单相接地故障消失过程以及开关操作等)作用下而激发产生的铁磁谐振现象;另一类就是发生在220kV(或110kV)变电站空载母线上,当用220kV、110kV带断口均压电容的主开关或母联开关对带电磁式电压互感器的空母线充电过程中,或切除(含保护整组传动联跳)带有电磁式电压互感器的空母线时,操作暂态过程使连接在空母线上的电磁式电压互感器组中的一相、两相或三相激发产生的铁磁谐振现象,即串联谐振,简单地讲就就是由高压断路器电容与母线电压互感器的电感耦合产生谐振由于谐振波仅局限于变电站空载母线范围内,也称其为变电站空母线谐振。

二、铁磁谐振的现象1、铁磁谐振的形式及象征1)基波谐振:一相对地电压降低,另两相对地电压升高超过线电压;或两相电压降低、一相电压升高超过线电压、有接地信号发出2)分次谐波:三相对地电压同时升高、低频变动3)高次谐波:三相对地电压同时升高超过线电压2、串联谐振的现象:线电压升高、表计摆动,电压互感器开口三角形电压超过100V三、铁磁谐振产生的原因及其分析:1、铁磁谐振产生的原因:1)、有线路接地、断线、断路器非同期合闸等引起的系统冲击2)、切、合空母线或系统扰动激发谐振3)、系统在某种特殊运行方式下,参数匹配,达到了谐振条件2、串联谐振产生的原因:进行刀闸操作时,断路器隔离开关与母线相连,引发断路器端口电容与母线上互感器耦合满足谐振条件3、电力系统铁磁谐振产生的原因分析电力系统就是一个复杂的电力网络,在这个复杂的电力网络中,存在着很多电感及电容元件,尤其在不接地系统中,常常出现铁磁谐振现象,给设备的安全运行带来隐患,下面先从简单的铁磁谐振电路中对铁磁谐振原因进行分析。

直流输电换流站谐波的产生、危害及解决措施the Generation, Harm and Solutions of Harmonics inHVDC摘要：本文主要介绍了直流输电换流站谐波的产生、危害及解决措施。

首先介绍了6脉波及12脉波换流器的交流侧和直流侧的特征及非特征谐波。

之后就谐波对电网及电网中电力元件的影响进行了讨论。

最后介绍了抑制谐波的主动型及被动型的几种主要措施。

关键词：谐波危害抑制直流输电Abstract:This paper concentrates on the generation, harms and solutions of harmonics in HVDC. First of all, it introduces the types of harmonics generation from 6 pulse converter and 12 pulse converter. Second, it discusses the harm of harmonics including hot wastage and so on. Finally, it provides some main measures aiming at restrain the harm of harmonics consisting of active ones and passive ones.Key words:harmonics harm restrain HVDC一．研究直流输电系统谐波的意义1.研究背景直流输电技术从1954年在电力系统中得到应用以来，先后经历了汞弧阀换流时期和晶闸管换流时期，从试验性阶段，到稳步发展阶段，特别是1970年以后，随着电力电子技术和微机控制技术等发展，进入到大力发展阶段。

然而近年来，由于电力电子技术的不断发展和应用，也使得谐波对电力系统运行，电力设备，电力用户，通讯等领域中造成了很大的危害。

供电系统高次谐波的危害和防治’郑新阳(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州450052)应用科技【}商要]简要介绍了供电系统高次谐波的来源、危害性，并针对其形成机理分析了减少和减轻高次谐波的可行}生方案。

另外，还对遏制高次谐渡的具体方法进行了讨论。

[关键词】高次踏波；危害；防治措花国民经济的发展日新月异、科技水平和人民生活水平也在不断地提高，要顺这样的时代潮流铁路运输就必须做到安全高效。

要保证铁路运输安全高效的运行，如何提高供电质量和可靠性也就成为了我们电力专业目前工作的重点。

众所周知影响供电质量和可靠供电的不利因素较多，其中高次谐波对供电系统的影响及危害就不容忽视。

1高次谐波的危害高次谐波可以对供电系统的电力、电子设备及其通信产生较大的影响、甚至造成危害。

1．1对供电系统电力设备的影响和危害1)发电机、电动机、变压器：高次谐波电流可使设备内部的线圈、铁芯的阻抗因发热而增加，严重时还会造成损坏。

2)电容器：高次谐波电流可使电容器过载、发热。

同时还会使已经存在的谐波和电压峰值加大，造成更大的破坏性。

3)低压供电系统：高次谐波电流可使低压供电系统中中性线电流过大，最大时可达到相线电流的两倍以上。

即便在三相负荷平衡时，也不能抵消。

12对供电系统电予设备的影响和危害1)电气仪表：高次谐波电流可对设备内部的线圈产生影响，造成误差。

2)电子计算机、微机保护部件、精密仪表：高次谐波电流会影响他们的正常运行，导致误动作或数据错误。

1．3对通信线路的影响和危害通信线路：高次谐波电流会对通信线路产生静电干扰和电磁干扰。

2高次谐波的形成原因及主要来源21高次谐波的形成原因正常供电时电压的波形应为正弦波，由于大量使用非线性设备而产生了高次谐波。

这是由于，非线性元件在供电电压的作用下吸收了非正弦波电流，各次谐波电流在电网的阻抗都分会产生谐波压降；这些谐波压降i勘瞌基波上，会使正弦波电压产生畸变。

22高次谐波的主．要来源1)整流设备：电解整流设备(特别是大功率设备)依据其整流相数的不同，可以产生5、7、”、13、17、19等高次谐波。

电气系统中问题谐波失真的常见原因、意义及解决办法作者：伊顿Jonathan Rodrigue非线性电气负荷产生的谐波电流增大了电力系统热损耗和终端用户的用电费用。

这些与谐波有关的损耗降低了系统效率，造成设备过热并增加了电力成本和空调费用。

随着谐波产生的负载量不断增加，在扩大或改造现有设施时解决谐波负载的影响变得越来越重要。

谐波电流对配电系统及其馈电的设施具有明显影响。

在规划系统扩建或改造时必须考虑它们的影响。

此外，确定非线性负载的规模和位置也是所有维护、故障排除和修理计划的重要组成部分之一。

现代电力系统中的谐波问题谐波是指正常电流波形的一种失真，一般是由非线性负载发射的。

开关模式电源(SMPS)、调速电机及驱动、复印机、个人电脑、激光打印机、传真机、电池充电器以及UPS等都属于非线性负载。

单相非线性负载在现代办公大楼中较为常见，而三相非线性负载则普遍存在于工厂和工业车间里。

多数配电系统上的大部分非线性电力负载来自SMPS设备。

比如，所有计算机系统使用SMPS 把市电交流电压转换为供内部电子设备使用的稳定低压直流电。

这些非线性电源会产生高振幅短脉冲电流，造成电流和电压波形严重失真——谐波失真，一般按总谐波失真(THD)衡量。

该失真向后传播回到电源系统，将影响连接在同一电源上的其他设备。

多数电力系统可以容忍一定程度的谐波电流，但当谐波在总负载中所占比例较为明显时就会出现问题。

随着这些频率较高的电流流经电力系统，它们会造成通信错误、过热和硬件受损，比如：配电设备、电缆、变压器、备用发电机等过热谐波阻抗造成的高电压和环流发热并浪费电能的高中性线电流因电压失真严重导致设备故障增大了连接设备中的内部能耗，造成元器件失效并缩短使用寿命支路断路器伪跳闸计量错误配线和配电系统失火发电机失效高振幅系数及有关问题降低系统功率因数，导致可用功率减小(kW对kVA)和每月电费处罚谐波技术概览谐波是频率达基频整数倍的电流或电压。

谐波分析一、谐波的定义电力系统谐波的定义是指对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与基波频率相同部分的分量，还得到一系列频率大于基波频率的分量，这部分称为谐波。

即电网中电压或电流除了频率为50Hz部分电压或电流部分，其余电压或电流频率高于50Hz部分为谐波。

频率为基波频率50Hz的多少倍即称为多少次谐波。

二、谐波的产生谐波产生的根本原因是由于电压通过非线性负载时波形发生了畸变，电压与电流不成线性（不成正比）关系造成的。

电力系统中主要是非线性设备、逆变负荷设备产生谐波，现在着重分析非线性设备，如整流器、开关电源等。

以最简单的二极管为例：二极管的管压降为0.7V，当通过交流电压时，电源电压与负载电压波形如下：负载电压与输入电压不成比例即输入电压发生了畸变，畸变电压、电流造成谐波。

谐波之所以有危害是因为这些造成谐波设备在吸收发动机供给的基波能量时，又把部分基波能量转换成谐波能量向系统输送，使其它设备受干扰甚至使供电系统发生畸变。

三、谐波的危害谐波因为其电流大，频率高且不同于基波频率等特点对不同的设备造成不同的影响。

（一）、使变压器基波负载容量下降，噪音变大。

（二）、使电动机，发电机效率降低；（三）、使电力电缆发热。

（四）、使继电保护自动装置误动作。

（五）、对功率因数补偿柜的影响电容组容抗随频率增高而降低，谐波电流频率高，因而流过电容组时电流增大，使电容器寿命缩短。

电容补偿只能解决相位滞后而不能解决电流畸变，不能出来谐波问题。

增加电容使电路阻抗复杂，容易形成电路谐振。

（六）、谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，浪费用电。

谐波部分能量加载于负载上，虽然做了有用功和无用功，但这些做功没必要。

四、谐波的治理国家颁布的《电力供应与使用条例》第十九条规定：用户受电端的供电质量应当符合国家标准或者电力行业标准。

作为电能质量之一的《电能质量-公用电网谐波》对谐波电压畸变及谐波电流做了详细规定：针对谐波的治理两种方法：一是采用无源滤波或有源滤波电路谐波来旁路或滤除谐波；二率校正电路对装置本身进行改造，使其补偿所产生的谐波。

浅析钻井井场电气系统的谐波与抑制钻井井场电气系统是指用于驱动钻井设备和供应井场用电的电气系统。

在钻井过程中，钻机等设备的频繁启停和高功率负载的使用会产生谐波，而谐波对电气系统和设备产生不利影响，因此需要进行抑制。

本文将对钻井井场电气系统的谐波产生原因、影响和抑制方法进行浅析。

钻井井场电气系统中谐波产生的原因主要有两个方面：非线性负载和发电机的特性。

非线性负载是指钻机、变频器等设备在使用过程中由于电路中的电感、电容和导电元件的非线性特性而产生的谐波。

发电机的特性主要指励磁特性和不对称负载特性，发电机的励磁系统对电网的负载反应速度相对较慢，导致发电机输出的电流出现非线性畸变。

谐波对钻井井场电气系统和设备产生的影响主要有以下几个方面：设备和电缆的过热、传输设备的故障、电能质量的下降和工作环境的恶化。

谐波会导致设备和电缆过热，短期内可能引发火灾，长期使用可能损坏设备导致停机维修。

谐波还会造成传输设备如变压器、电缆的故障，使设备寿命缩短。

谐波会导致电能质量下降，引起功率因数下降、电压失真和电磁干扰。

谐波还会导致工作环境恶化，如引起设备和电缆的噪声和振动。

针对钻井井场电气系统中的谐波问题，可以采取以下几种抑制方法：降低谐波产生源的影响、加强电网的谐波抑制能力、提高谐波响应设备的能力。

降低谐波产生源的影响可以采取减小非线性负载的方法，如优化设备参数、安装滤波器和滤波电容器等。

加强电网的谐波抑制能力可以采取改善电网结构、提高电源的负载能力、增加电源容量等方法。

提高谐波响应设备的能力可以采取提高电缆的负载容量、降低设备敏感系数等方法。

钻井井场电气系统中的谐波产生原因主要是非线性负载和发电机的特性，谐波对电气系统和设备产生的影响包括设备和电缆的过热、传输设备的故障、电能质量的下降和工作环境的恶化。

为了解决这些问题，可以通过降低谐波产生源的影响、加强电网的谐波抑制能力、提高谐波响应设备的能力等方法进行抑制。

电力系统的间谐波及其国家标准林海雪0引言目前电力系统的谐波问题已引起广泛的关注。

通常的谐波一般指频率为工频(基波频率)整数倍的正弦成分。

现行国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)只对这类谐波规定了限值和测试方法，而对于间谐波(interharmonics)，2009年颁布了国标《电能质量公用电网间谐波》(GB/T 24337-2009)，但是相关的文献资料却很少，又缺乏测量手段，人们对其关注度较低。

实际上间谐波及其影响广泛存在于电力系统中。

随着电力电子装置的广泛使用，特别是分布式电源的接入，智能电网的发展，电网中电磁干扰更趋复杂化，间谐波将会成为严重的问题。

本文就间谐波的来源、影响以及标准进行简要分析和介绍，使相关技术人员对此问题有较深入的认识，以利于对国标的理解和贯彻执行，避免对相关问题的误判。

1间谐波的来源1.1波动负载所谓间谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。

根据傅立叶分解理论，周期性的非正弦量只能分解出(或产生)整数次的谐波。

实际上许多负载(不论是线性的或是非线性的)是波动的，在这种情况下对于工频，“周期性”的前提已不存在，因而用傅立叶理论分析的结果不符合或不完全符合实际。

为了说明此问题，假定有某一调幅波电压由式(2)可以看出，经角频率为Ω的调幅波电压McosΩt调制后，从u(t)的频谱看，除了稳态电压中角频率为hω成分外，各次谐波(包括基波)中增加了旁频(hω±Ω)成分，其幅值均为M/2。

某些负载也可能频率(或相位)也是波动的，这种波动自然就形成间谐波成分，无须专门分析。

实际上，调幅波很可能存在多个频率成分(设为n个)，则按式(1)调制的结果为各次谐波(包括基波)均增加n对(即2n个)旁频成分，这些旁频成分就是间谐波。

1.2电弧类负载电弧的伏安特性是高度的非线性而且又是波动的，这类负载主要有电弧炉、电弧焊机、具有磁力镇流器的放电类型的照明。

双馈风力发电机的电流谐波分析摘要：由于化石能源的枯竭，新能源发电在电网发电总量中的占比也逐步提高。

双馈风力发电机作为新能源发电的重要电力设备应用广泛。

本文在分析双馈电机的基本原理基础上，理论分析了双馈电机的电流谐波的来源以及特点，总结了双馈电机定子电流谐波、转子电流谐波的相互作用的规律，并结合工程应用数据，验证了上述理论分析的正确性。

关键词：双馈电机；谐波；定子电流；转子电流；1 引言双馈风力发电机是新能源风力发电机中重要的发电设备，由于其对配套运行的变流器容量需求相比较全功率发电机小，更具成本优势，从而在风力发电中得到广泛应用。

谐波问题是新能源发电系统电能质量的关键问题，谐波会对电力设备的安全运行带来隐患，甚至导致电力系统故障。

随着双馈发电机的广泛应用，双馈电机的谐波问题越来越备受关注，对双馈电机的谐波分析可以查找谐波的来源，指导谐波抑制方案，提高风力发电系统的电能质量，因此双馈发电机的谐波分析具有较大的工程意义。

本文通过对双馈电机的基本原理的分析，总结了双馈电机的定子电流、转子电流的相互作用的规律以及双馈电机的电流谐波的基本特征，最后结合一2MW双馈发电机工程样机的实验数据，验证了双馈电机电流谐波理论分析的正确性。

2 双馈电机的基本原理与数学模型双馈电机是绕线型感应电机的定子绕组和转子绕组分别与交流电网或其他含电动势电路相连接来进行电能的转换传递。

定子并网后，定子电流形成的旋转磁场，其角频率为对应于电网工频，转子电流形成的旋转磁场，对转子而言，为对应于转子变流器的供电频率，以角频率旋转的旋转磁场。

为实现机电能量转换，定子和转子旋转磁场应保持相对静止。

分析双馈电机的数学模型时，定转子电流参考方向以流入电机为准，双馈感应发电机的电压、磁链矢量模型：3双馈电机的谐波电流分析3.1 双馈电机的齿槽谐波双馈电机的谐波来源主要分为电机本体、与定子连接的电网以及转子连接的变流器。

对于电机本体，定子表面有齿、槽存在，会引起气隙不均匀，由定子的齿谐波磁动势所产生的磁场，与定子基波磁动势因开口槽而产生的齿磁导谐波磁场合成定子齿谐波磁场。

谐波正常范围谐波正常范围是指在电力系统中，各个电气设备产生的谐波电流和谐波电压所引起的电能损耗、设备故障和负荷异常等问题能够得到有效控制的范围。

谐波是电力系统中的一种常见电能质量问题，它的存在会导致电能损耗、设备寿命缩短、工作效率降低等一系列问题，因此对谐波的控制和管理是电力系统运行的重要环节。

在电力系统中，谐波是指频率是基波频率整数倍的电信号。

在正弦波电压或电流中，基波频率是最低的频率，它的频率通常为50Hz或60Hz。

而谐波电流和谐波电压的频率则为基波频率的整数倍，如2倍、3倍、4倍等。

谐波电流和谐波电压的存在主要来自于非线性负载设备的工作过程，如电力电子设备、变频器、开关电源等。

这些设备在工作时产生的非线性电流会引起电压失真，从而产生谐波。

谐波的存在会对电力系统产生一系列的影响。

首先，谐波会导致电能损耗增加。

由于谐波电流和谐波电压的存在，电力系统中的电缆、变压器、发电机等设备会产生额外的损耗，从而导致系统的能效降低。

其次，谐波还会导致设备寿命缩短。

谐波会使设备内部的绝缘材料受到额外的热应力，从而引起设备的老化和故障。

此外，谐波还会导致电力系统的电气设备工作异常，如电机的噪音增加、变压器的温升升高等。

最后，谐波还会对电力系统的电能质量产生不良影响，如电压波动、频率偏差等。

为了控制和管理谐波，电力系统中通常会制定一系列的谐波限值。

谐波限值是指电气设备允许接受的谐波电流和谐波电压的最大值。

根据国际电工委员会（IEC）的标准，电力系统中的谐波限值通常分为两类：一类是对谐波电压的限制，另一类是对谐波电流的限制。

对于谐波电压的限制，通常以总谐波畸变率（THD）来表示，其取值范围通常为2%~5%。

对于谐波电流的限制，通常以谐波电流畸变率来表示，其取值范围通常为5%~8%。

在实际应用中，为了保证电力系统的正常运行，通常会将谐波限值控制在较低的范围内。

当谐波电流和谐波电压超过限值时，可以采取一系列的措施来控制和管理谐波。

什么是谐波?
谐波是一个周期量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，谐波的幅值大小和谐波相对于基波的相位关系都是影响这个周期量的重要因素。

电力系统中的发电机、变压器及输电线路在正常稳态运行时，是不会产生显著的谐波电流的。

因此，它们本身不会造成电网中供电电压的畸变。

通过运用傅立叶级数对谐波的分析表明，任何周期性变化的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波整数倍数的谐波的正弦波分量。

谐波的特性：
1）谐波有功功率是由非线性负荷产生。

2）谐波有功方向与基波有功方向相反，即由用户端送入电网。

3）对于谐波源用户而言，其计量入口处的总有功将是基波有功和谐波有功之代数和。

（实为相减）。

4）非线性负荷在其工作过程中将基波的部分功率转变成谐波有功，谐波有功将在网络内流动，并在各输配电元件和其他设备中产生损耗和干扰。

谐波的危害
电网中的谐波使用电设备附加损耗增加，降低发电量、输电及用电设备的使用效率，甚至使线路过热发生火灾；影响各种电气设备的正常工作。

特别是对功率因素补偿电容器，因谐波引起的大电流导致电容补偿装置无法正常工作。

谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还
会产生机械震动、噪声和过电压，使变压器、电缆等设备过热，绝缘老化，寿命缩短甚至损坏；
导致继电保护和自动装置的误操作，使电气测量仪表计量不正确；对邻近的通信系统产生干扰，轻则引进噪声，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。