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諧波電流與諧波電壓的關系
作者: 西安三澤電子有限公司 發布日期:2020-09-04

       電網上同時存在著諧波電流和諧波電壓,諧波電流與諧波電壓之間的關系是很多人感到迷惑的問題。首先需要搞清楚諧波電壓與諧波電流的因果關系。諧波電流是非線性負載產生的,這些非線性負載從電源吸取非正弦波的電流,這些非正弦波電流中包含了諧波電流。諧波電流流過線路阻抗時,在線路的兩端產生了諧波電壓(歐姆定律),諧波電壓是由諧波電流產生的。打個比方,諧波電流是蛋,在一定條件下(線路存在阻抗),孵化出了諧波電壓這個雞,(困惑我們的可能還有先有蛋還是先有雞)如圖2-1所示如果特定的配電系統對于N次諧波電流的阻抗為Z-N,諧波電流IN在配電系統上產生的諧波電壓VN為:VN=IN*ZN式中:電網阻抗ZN包括了變壓器的阻抗和配電線的阻抗,如圖2-1:

      這里所說的阻抗包含了電阻和電抗兩部分,電抗部分包含了電感的感抗,和電容的容抗。按照這個概念,將上圖進一步細化,就得到了下圖2-2所示的網絡

       圖中的各元素的含義如下:L1:變壓器繞組電感R1:變壓器繞組電阻L2:配電線路分布電感,大約每米1μHR2:配電線路分布電阻C1:變壓器繞組電容+補償電容,有系統有補償電容時,可以忽略繞組的電容。C2:配電線路分布電容:大約每米100pf,當系統有補償電容時,由于其數值很小,可以忽略。如果不考慮系統有補償電容的情況,并且僅考慮諧波電流(頻率較低),則可以忽略C1、C2;這時系統的阻抗可以簡化為:Z=R1+R2+Jω(L1+L2)式中:ω為電流的角頻率,等于2πf,f是電流頻率從上式可以看出,配電線路對于基波和諧波,以及不同次數的諧波具有不同的阻抗值,諧波的次數越高,阻抗值越大。電網的阻抗越高,同樣的諧波電流產生的諧波電壓越大。需要特別注意的是,配電線路的感抗是不容忽視的。對于標準的電網(提供純凈50hz電壓),其上產生的諧波電壓是由非線性負載發出的諧波電流產生的,同樣的諧波電流在不同的條件下產生的諧波電壓不同,電源越弱(包括小容量的變壓器、自備發電機、UPS電源等),產生的諧波電壓越大;距離電源(變壓器、發電機、UPS等)越遠,諧波電壓越大。有些諧波問題僅在使用應急電源時才暴露出來。

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