【正文】 為了不降低同步電機的絕緣壽命，與承受腐朽電流的情況相似，在同步電機承受諧波電流時應提高設計裕度，或者在使用時要降低出力。 國際電工委員會和我國對同步電機允許的負序電流最大值有明確的規(guī)定。定子雙層繞組中沿槽高度的上層線棒內的諧波損耗可能比下層線棒內高好幾倍。諧波發(fā)熱對隱極電機的影響要比對凸極電機的影響嚴重得多。對隱極電機來說，諧波電流主要在轉子的槽楔、齒和轉子端部的套箍上流動；對凸級電機來說，諧波電流主要在極靴中流動。經(jīng)查，接于同一電網(wǎng)的鄰近工廠新投入大型整流 裝置，因未采取消除諧波的措施，其諧波電路流繼續(xù)教育 學院畢業(yè)設計（論文） 入該廠而使該廠電動機損壞。這些將縮短電機的壽命，情況嚴重時甚至會損壞點擊。 諧波對電網(wǎng)的危害除造成線路損耗外，更重要的是使電網(wǎng)波形受到污染，供電質量下降，危及各種用電設備的正常運行。在大量 3次諧波電流流過中性線時，就會使導線過載過熱、絕緣損壞，進而發(fā)生短 路，引起火災。這些 3 次諧波都從中性線流過，甚至使其電流超過各相電流。有的斷路器的線圈在諧波電流嚴重的情況下將不能正常地工作，從而使斷路器無法斷開以至損壞。 對于架空線路來說，電暈的產(chǎn)生和電壓的 有關，雖然電壓基波值未超過規(guī)定值，但由于諧波的存在，其電壓峰值 可能超過允許值而產(chǎn)生電暈，引起電暈損耗。通常電纜的額定電壓越高，諧波對電纜的危害也越大。諧波原發(fā)出的諧波有功功率也給接在電網(wǎng)上的其它用電設備帶來危害，并增加損耗。這些諧波有功功率通常都是由從電網(wǎng)吸收的基波有功功率轉化來的。一般來說，諧波電流與基波電流相比所占比例不大，但諧波頻率高，導線的集膚效應使諧波電阻比基波電阻增加得大，因此諧波引起的附加線路損耗也增大。日本的一篇報告中指出，電容器和與只串聯(lián)的電感器的燒毀在諧波引起的事故中約占 75%。在由諧波引起的事故中，這類繼續(xù)教育 學院畢業(yè)設計（論文） 占很高的比例。但對諧波頻率而言，系統(tǒng)感抗大大增加而容抗大大減小，就可能產(chǎn)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振。此外，為了濾除諧波，也會裝設由電容器和電感器組成的濾波器。 諧波引起的諧振和諧波電流放大 為了補償負載的無功功率，提高功率因數(shù)，常在負載處裝有并聯(lián)電容器。 （ 4）諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會是電氣測量儀表不準確。諧波會使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。 （ 2）諧波影響各種電氣設備的正常工作。近三四十年來，各種電力電子裝置的迅速普及使得公用電網(wǎng)的諧波污染日趨嚴重，由諧波引起的各種故障和事故也不斷發(fā)生，諧波危害的嚴重性才引起人們高度的關注。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設備所處的環(huán)境惡化，也對周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設備帶來危害。 諧波源注入電力系統(tǒng)的諧波電流，在系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生相應的諧波壓降，便形成系統(tǒng)內部的諧波電壓，使原有的正弦波形電壓產(chǎn)生畸變。而諧波源固有的非線性伏安特繼續(xù)教育 學院畢業(yè)設計（論文） 性決定了電流波形的畸變，使其產(chǎn)生的諧波電流與基波電流具有一定的比例，因此非線性負荷一般都為諧波電流源，向系統(tǒng)注入一定的諧波電流。 （ 3） 電弧爐用戶的增多及其容量增大。 近些年來，電力系統(tǒng)諧波問題日益嚴重，主要原因如下 （ 1） 電力電子設備及其新技術的大量采用，如換流器等大容量電力晶閘管設備的非線性負荷大量增加，以及各種 家用電器的普遍使用，從電網(wǎng)的各個供電點，向電力系統(tǒng)注入大量諧波。 對于電力系統(tǒng)動三相供電來說，有三相平衡和三相不平衡的非線性特性。 （ 3） 電弧型：各種煉鋼電弧爐在熔化期間以及交流電弧焊機在焊接期間，其電弧的點燃和劇烈變動形成的高度非線性，使電流不規(guī)則的波動。 [8] 當前電力系統(tǒng)的諧波源，其非線性特性主要有三大類： （ 1） 鐵飽和型：各種鐵芯設備，如變壓器、電感器等，其鐵磁飽和特性呈現(xiàn)非線性。當電力系統(tǒng)向非線性設備及負荷供電時，這些設備或負荷在傳遞（如變壓器）、變換（如交直流換流器）、吸收（如電弧爐）系統(tǒng)發(fā)電機所供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質量降低，損壞系統(tǒng)設備（如電力電容器、電纜、電動機等）。 造成系統(tǒng)正弦波形畸變、產(chǎn)生諧波的設備和負荷稱為諧波源。為此在計算電壓（或電流）畸變率時，采用諧波電壓（或電流）的平均有效值或平均總畸變率，其時間區(qū)段 dt 取 3s，以電壓為例， 即 ： 繼續(xù)教育 學院畢業(yè)設計（論文） 其中 m 是 dt分成的區(qū)間數(shù) ； Uh 是第 h 次諧波電壓的 3s 平均有效值 ； Dm 是電壓總畸變率的 3s 平均值（ %） ； Utk 是第 k 個區(qū)間測出的基波電壓有效值 ； Utk 是第 k 個區(qū)間測出的第 h 次諧波電壓有效值。 另外，暫態(tài)現(xiàn)象和諧波現(xiàn)象必須加以區(qū)別。 [6] 在波形畸變和有關電磁兼容的標準中還有幾個易與諧波混淆的名詞： 間 諧 波 （ interharmonics ）、 次 諧 波 （ subharmonics ） 和 分 數(shù) 諧 波（ fractionalharmonics）。在國際電工標準中（ IEC5552,1982），在國際大電網(wǎng)會議（ CIGRE）的文獻中定義：“諧波分量為周期量的傅里葉級數(shù)中大于 1 的 h 次分量”。 [7] 諧波的含義和性質 國際上公認的諧波含義為：“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。定期召開有關諧波問題的學術談論會，國際電工委員會 （ IEC）和國際大電網(wǎng)會議都相繼組成了專門的工作組，已經(jīng)并正在制定包括供電系統(tǒng)、各項電力和用電設備以及家用電器在內的諧波標準，并已將諧波于擾問題列入電磁兼容范圍之間。但這些問題在過去還未對電力系統(tǒng)產(chǎn)生重危害，因此沒有引起電力和供電部門的重視。波形畸變、電壓閃變和三相交流電力系統(tǒng)及供電系統(tǒng)中三相電壓或電流不平衡也是影響電能質量的重要因素。但是在實際的電力系統(tǒng)運行中，由于負荷的變化，電力系統(tǒng)的頻率和電壓是不能保持恒定不變的，因此，各國對電能質量都是用頻率和電壓的允許偏差加以衡量并作出規(guī)定。 第 3 章 諧波理論 在一個理想電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)中，電能是以單一恒定的工業(yè)頻率和規(guī)定的電壓水平向用戶供電的。 （ 6） 半導體器件在開關過程中的電應力，即承受電壓、電流器的分析、吸收電路的研究、多路輸出交叉調節(jié)的研究、可靠性研究。1~10MHz 低損耗磁性材料的開發(fā)。高頻開關磁放 大器的應用及分析也受到重視。準諧振變換器在理想情況下的穩(wěn)態(tài)分析已有報導。 （ 3） 閉環(huán)系統(tǒng)模型及分析 PWM 轉換器小信號分析方法已成熟。 （ 2） 控制方法的研究 由最早的單環(huán)電壓控制的開關變換器發(fā)展到雙環(huán)控制的開關變換器（在電壓負反饋控制基礎 上增加電流型控制，并附加前饋控制）。將 PWM 及諧振變換器統(tǒng)一用非線性三端模型表示。美國 GE公司 從已有的準諧振變換器開關拓撲歸納出四個諧振開關拓撲，并總結了一套由諧振開關拓撲產(chǎn)生準諧振變換器的程序。綜觀國外近幾年研究報告及成果，可以概括以下幾個研究課題。當脈沖寬度隨時間變換時， PWM 變換器又是非線性時變電路。同時微機技術對系統(tǒng)故障檢測、故障診斷和故障隔離技術也是大有益處的。采用的方法是： 1）全微處理化利用微處理器來執(zhí)行監(jiān)控、顯示及控制保護電路和通信界面電路的功能： 2）半微處理器化利用類比電路處理快速反饋保護電路，而由處理器處理慢速反饋、報警、顯示及通信界面的功能。 UPS/EPS 電路是由以下幾部分組成的：主電路、驅動電路、監(jiān)控顯示及控制保護電路和通信界面電路。數(shù)字控制的另一個重要功能是實現(xiàn) UPS/EPS 的初始自檢和運行自檢，進行故障保護和故障隔離，這是模擬控 制器無法勝任的。而且這樣做極大減輕了對大功率元器件的研制壓力。近年來有明顯的向分布式供電發(fā)展的趨勢。 （ 4）模塊化 模塊化是用來適應分布式電源供電系統(tǒng)的需要。 為了限制電源設備對電網(wǎng)的諧波電流影響，國際上制定了許多標準。 （ 3）無污染 隨著電力電子裝置和電源的大量廣泛應用，使 輸入電流的諧波顯著增加，功率因數(shù)大大降低，供電網(wǎng)受到明顯污染。但是高頻化又會產(chǎn)生新的問題，繼續(xù)教育 學院畢業(yè)設計（論文）