知識(shí)更新—怎樣識(shí)別諧波源負(fù)載？

從理論上講，看一個(gè)負(fù)載是否產(chǎn)生諧波電流，就是看它的電壓與電流是否有線性的關(guān)系。如果沒有線性關(guān)系，就是諧波源。按照這個(gè)原則就能夠區(qū)分出所有的諧波源負(fù)載。

實(shí)際上，經(jīng)常遇到的諧波源主要是兩類，整流電路和相控調(diào)功電路。

整流電路廣泛應(yīng)用在變頻器、中頻爐、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、UPS電源，以及各類電子設(shè)備的場(chǎng)合。相控調(diào)功電路電路采用可控硅調(diào)整導(dǎo)通角，從而控制燈光的強(qiáng)弱或電爐的溫度。

需要注意的一點(diǎn)是，二極管構(gòu)成的整流電路本身并不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波，只有當(dāng)整流電路的后面連接了紋波濾波電容以后，才會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流。很多教科書中，在分析整流電路產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，沒有考慮濾波電容的情況，這與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。

為了簡(jiǎn)化對(duì)問題的分析，我們從單相整流電路的分析開始，三相整流電路產(chǎn)生諧波電流的機(jī)理與此相同。

圖1所示的是一個(gè)帶濾波電容的單相整流電路，大部分整流電路中都包含這個(gè)電容，否則直流電壓的紋波很大。電容上電壓保持在接近交流電峰值的電平。當(dāng)交流電的電壓低于電容上的電壓時(shí)，電網(wǎng)上沒有電流流入負(fù)載。這時(shí)，負(fù)載的電流由電容供給，隨著輸出電流，電容的電壓開始降低，在某個(gè)時(shí)刻，交流電的電壓會(huì)高于電容上的電壓，這時(shí)，電網(wǎng)上才會(huì)有電流流入電容(給電容充電，使電容上的電壓升高)和負(fù)載中。因此，電網(wǎng)僅在接近電壓峰值的時(shí)刻向負(fù)載輸入電流，電流的形狀為脈沖狀，如圖1所示。根據(jù)付立業(yè)分析，這種脈沖狀電流中包含了豐富的諧波成分。

圖1 單相整流器的電路與電壓、電流波形

同樣的道理，3相整流器也會(huì)產(chǎn)生諧波電流，但是這時(shí)對(duì)應(yīng)每個(gè)基波的波峰，不是一個(gè)脈沖電流，而是兩個(gè)脈沖電流，如圖2所示。

無論單相整流器還是三相整流器，他們的電流波形都發(fā)生了畸變，不再是正弦波電流，因此包含了諧波成份。

圖2 三相整流器的電路與電壓、電流波形

帶有濾波電容的整流器從電網(wǎng)吸取脈沖電流。單相整流電路在每個(gè)交流電周期內(nèi)，產(chǎn)生兩個(gè)脈沖電流，稱為2脈整流器;對(duì)于3相整流電路，每個(gè)周期產(chǎn)生6個(gè)脈沖電流，稱為6脈整流器。除此以外，還有12脈整流器、18脈整流器等。

整流器所產(chǎn)生的諧波的種類與整流器脈數(shù)有關(guān)，具體關(guān)系如下：

M = PN ±1

式中：

M = 整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)

P = 整流器的脈數(shù)

N取自然數(shù)。

圖3 典型信息設(shè)備的電流波形

圖4是變頻器的輸入電流波形與電壓波形，圖中的雙峰波形時(shí)電流波形，其中包含了豐富的諧波成分，主要是5次和7次諧波。

圖4 變頻器的諧波電流波形

在分析一臺(tái)設(shè)備是否是諧波源時(shí)，只要看他的電源輸入電路是否為整流電路，或者晶閘管調(diào)功電路。如果是，就要考慮控制諧波電流的問題。