第七章 谐波畸变 教学目标： 1、了解谐波对影响与危害； 2 、了解 VSI电压源型变频器产生的谐波特性； 3 、了解 CSI电流源型变频器产生的谐波特性； 4 、了解交-交变频器产生的谐波特性； 5 、了解船级社对谐波影响的限制； 6 、了解理想的 6脉波-12脉波整流方式下产生的谐波电流； 7 、了解谐波的计算方法； 8、了解谐波的抑制； 9、主动滤波器； 单元一 概述 当电网所接的负载是非线性负载时，即负载不吸收正弦电流，负载电流就会使得正弦电压发生畸变。这种正弦电压或电流波形的畸变就称为谐波失真。 电流和电压的畸变会导致以下后果： 绝缘材料的加速老化： 谐波电流会增加与电网连接设备的功率损耗，比如发电机，电动机，变压器，电缆等，这可能会导致过热以及绝缘老化，还会缩短设备的寿命。 电子器件的过载： 电子器件是按正弦电压供电设计的，谐波会使负载电流增加，导致过热和器件的故障。 故障： 如果设备在设计时没有考虑实际的畸变，那么这种波形畸变会导致电磁干扰或产生错误的测量信号。为了工作准确，监测和保护装置的测量系统都测量真实的有效值而非瞬时值。 由于电力推进系统的主要负载是变频器控制的变速主侧推，所以它的谐波失真是很严重的。 在船舶电网中，船级社的标准和规则通常给出限制谐波畸变的指导方针和要求。然而，这些限制并不能保证设备一定能正常工作。因此，有必要预测谐波失真，评价其影响，采取措施以控制电压畸变，以使装置在全生命周期内无故障。 单元二 VSI电压源型变频器产生的畸变 傅立叶级数，即直流分量和正弦分量的无穷级数，可以表示任何周期性函数： 112123131( )sin()sin(2)sin(3) ... sin() ... dchhu tuutututuht 上式中的有些量可以为零，比如大多数交流设备的直流分量和对地绝缘的三相对称系统中的三次谐波。 变频器本身是非线性的，所以电动机的电流由于各次谐波导致畸变故不再为正弦状，但是我们看到，在理想的情况下多数次谐波分量都为零。 当分析电网侧的谐波畸变时，我们通常，至少是一开始忽略电动机的反应，认为电网侧和电动机侧是通过直流母线完全解耦的。如图 7.1 所示，一电压源型变频器包括二极管整流装置和平滑电抗器及电容分别布置成 6 脉和12 脉整流形式。如果平滑的直流分量比较大，那么电流波形就很接近理想的正弦状，如图 7.1 所示。 （a） （b） 图 7.1： 6 脉和12 脉电...
