諧波的趨勢(shì)方向和高次諧波

諧波的定義

根據(jù)設(shè)備電源所采用的變頻器的輸出，從電壓·電流波形畸變可得知產(chǎn)生了諧波。諧波成分越多，越容易造成馬達(dá)·變壓器或電氣設(shè)備的異常發(fā)熱或異常聲音的增加、保護(hù)繼電器或電氣設(shè)備的故障、進(jìn)相電容器所連接的反應(yīng)器的損耗等，存在引發(fā)大事故的可能性。

因此，IEC61000-4-7定義了測(cè)量方法，IEC61000-3-2等規(guī)定了從設(shè)備產(chǎn)生的諧波的限值。而且，各國(guó)在電力系統(tǒng)方面更制定了規(guī)定限值的方針。

根據(jù)這些規(guī)定，必須要保持從接收點(diǎn)產(chǎn)生的諧波不能超過(guò)上限值。另一方面，諧波引起的問(wèn)題，不僅是從特定的設(shè)備和客戶那邊流出，從不特定的多個(gè)發(fā)生源流出的情況也很多。而且，由不特定多個(gè)流出的小諧波由于配電網(wǎng)的LC共振發(fā)生增幅，引發(fā)故障的情況也時(shí)有發(fā)生。

諧波分析

首先，要了解諧波有趨勢(shì)方向這件事。

高次諧波" />

諧波為持有振幅和相位成分的矢量圖，因此在有多個(gè)諧波發(fā)生源的情況下，僅有趨勢(shì)方向是無(wú)法確定發(fā)生源的。

實(shí)際上，供給端·負(fù)載端雙方都發(fā)生諧波的情況較為普遍，因此僅僅根據(jù)流入·流出確定發(fā)生源是非常困難的。

需要將有可能是發(fā)生源的設(shè)備的工作狀態(tài)/停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間帶和諧波的電平或諧波電壓電流相位差的趨勢(shì)方向等相關(guān)情況進(jìn)行比較，才能弄清楚設(shè)備的影響。

一般來(lái)說(shuō)，可通過(guò)測(cè)量諧波的裝置觀測(cè)諧波電壓電流相位差進(jìn)行判斷。

三相的情況下，使用諧波電壓電流相位差綜合值(θsum)對(duì)三相整體進(jìn)行判斷諧波是否輸入流出。

在-90～0～+90°范圍內(nèi)，則判斷為流入。

在-180°～-90°，+90°～+180°范圍內(nèi)，則判斷為流出。

下面以諧波電壓電流相位差的時(shí)序測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行示例。

第5次諧波(綠線)基本為流入。

諧波電壓電流相位差時(shí)序圖(基波，第5次)

第3次諧波(紅線)為流出。第7次諧波(藍(lán)線)為流出。

豎線數(shù)據(jù)顯示超過(guò)180°返回-180°(或者相反)。

在實(shí)際的數(shù)據(jù)分析中，長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量諧波，首先得到諧波電流的振幅電平，判斷是否有較大的(超過(guò)限制之類的)諧波電流。

然后，根據(jù)設(shè)備的工作狀況等，推測(cè)諧波發(fā)生源。

需要將有可能是發(fā)生源的設(shè)備的工作狀態(tài)/停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間帶和諧波的電平或諧波電壓電流相位差的趨勢(shì)方向等相關(guān)情況進(jìn)行比較，才能弄清楚設(shè)備的影響。

高次諧波

近年來(lái)，50次諧波以上的頻率的噪音問(wèn)題多有發(fā)生。

在這個(gè)頻帶的噪音即使發(fā)生源電平很小，但由于共振現(xiàn)象發(fā)生增幅的結(jié)果，引發(fā)的問(wèn)題非常多。

一般，設(shè)備特別是電源發(fā)生的噪音(包含電壓變動(dòng))，有閃變IEC61000-3-3、諧波IEC61000-3-2, 綜合諧波畸變 IEC61000-3-12等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)象一般最大到40次(50Hz時(shí)則為2kHz)。另外，電源端子干擾電壓等(CISPR 22/EN55022等)規(guī)定的頻帶一般為150kHz以上和幾十kHz左右的噪音。

使用HIOKI PW3198可將2kHz～80kHz的成分作為高次諧波進(jìn)行測(cè)量。

作為本公司所掌握的事例，有新建筑物中從LED照明產(chǎn)生異常聲音這樣的事例。

最多到50次的諧波，即使無(wú)法觀測(cè)到成為問(wèn)題點(diǎn)的電平，也可了解到高次諧波較高的情況。

將供電設(shè)置到另外的系統(tǒng)，從而使得異常聲音消失，由此推測(cè)得知原因在于高次諧波所引起的增幅。

PW3198記錄示例(高次諧波電流的時(shí)序記錄、電壓・電流波形)

HIOKI產(chǎn)品介紹

PW3198

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