文档介绍：电能质量专题讲座
电力系统谐波抑制与无功功率补偿
电能质量研究所
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内容提要
一、谐波的基本概念、产生与危害
二、谐波谐振与放大
三、电力系统谐波抑制与无功功率补偿
四、无源与有源混合补偿技术
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一、谐波的基本概念、产生与危害
1、谐波畸变
波形畸变是由电力系统中的非线性设备引起的,流过非线性设备的电流和加在其上的电压不成比例关系。图1-1给出了在一个简单的非线性电阻上施加正弦电压的例子,非线性电阻上电压和电流的关系随所给出的特性曲线变化。虽然该电阻上所加电压是理想正弦波,但流过其中的电流却是非正弦的,即出现了谐波畸变问题。当电压有较小增加时,电流可能成倍增加,并且其波形也将发生变化。
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一、谐波的基本概念、产生与危害
图1-1 非线性电阻引起的电流畸变
非线性电阻
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一、谐波的基本概念、产生与危害
任何周期性的畸变波形都可用正弦波形的和表示,如图1-2所示。也就是说,当畸变波形的每个周期都相同时,则该波形可用一系列频率为基波频率整数倍的理想正弦波形的和来表示。其中,频率为基波频率整数倍的分量称为谐波,而一系列正弦波形的和称为傅里叶级数。
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一、谐波的基本概念、产生与危害
+
.
.
.
50Hz(h=1)
150Hz(h =3)
250Hz(h =5)
350Hz(h =7)
450Hz(h =9)
550Hz(h =11)
650Hz(h =13)
图1-2 畸变波形的Fourier级数表示
+
+
+
+
+
+
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2、谐波的基本概念与定义
国际上公认的谐波定义为:“谐波是一个周期性电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍”。
谐波次数必须为正整数
如我国电力系统的标称频率F(也称为工业频率,简称工频)为50Hz,则基波为50Hz,二次谐波为100Hz,三次谐波为150Hz等。
一、谐波的基本概念、产生与危害
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间谐波和次谐波
在一定的供电系统条件下,有些用电负荷会出现非整数倍的周期性电流的波动,根据该电流周期分解出的傅里叶级数,可能得出不是基波整数倍频率的分数谐波(fractional-harmonics)或称间谐波(inter-harmonics)。次谐波(sub-harmonics)是指频率低于工频基波频率的分量。
一、谐波的基本概念、产生与危害
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谐波和暂态现象
在许多电能质量问题中常把暂态现象误认为是谐波畸变。暂态过程的实测波形是一个带有明显高频分量的畸变波形,虽然暂态过程中含有高频分量,但是暂态和谐波却是两个完全不同的现象,它们的分析方法也是不同的。电力系统仅在受到突然扰动之后,其暂态波形呈现出高频特性,但这些频率并不是谐波,与系统的基波频率无关。
一、谐波的基本概念、产生与危害
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短时间谐波
对于短时间的冲击电流,例如,变压器空载合闸的励磁涌流,按周期函数分解,将包含短时间的谐波和间谐波电流,称为短时间的谐波电流或快速变化谐波电流,应与电力系统稳态和准稳态谐波区别开来。
一、谐波的基本概念、产生与危害
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