諧波的抑制與利用

2.2高次諧波的特性

　　高次諧波也和基波一樣，總是選擇低阻抗路徑通過，但與基波不同的是，高次諧波優先選擇容性電路。因為電容具有通高頻阻低頻的特性。可用數學表達式Xc=1/2πfC來分析，諧波電路中電抗Xc的大小與諧波頻率f、電容容量C的乘積成反比，因此諧波頻率越高，容抗Xc越小，諧波電流就越大，危害性就越大。這點在無功補償電路中表現得最明顯。如果不注重分析和測量諧波的含量，而一味地依靠無功補償來提高功率因數，高次諧波就會燒壞補償電容。另外高次諧波的危害性，在日常生活中常見的例子就是日光燈的壽命不長和起輝器的損壞。

　　當然諧波的危害，遠遠不止這兩種作用。象負序諧波含量過高會使電機產生反向旋轉磁場，使線圈發熱；高次諧波會產生電磁場，使配電盤產生機械諧振，發出噪聲；使控制電路誤動作等等各種危害。

3諧波的產生和抑制

　　除電源本身之外，諧波會由非線性負載所引起。在電路中非線性負載被激勵，產生各種各樣的諧波，并且相互作用，延伸到整個電路中。例如在含有打印機、電動機、整流器等電路中，諧波表現得異常活躍。即使它們各自存在于不同的電路中，仍會相互疊加，產生危害，這點可用諧波測試儀測試出。那么怎樣進行有效地抑制呢？根據不同危害可采取有針對性的措施。

　　（1）增裝保護元件，改變電路性質。例如，諧波危害電容器，使無功補償難以發揮更大作用，可以采用安裝電抗元件，或者其它無功補償電路，讓其失諧，難以通過，起到兵來將擋的作用。如圖5，在負載前加裝電抗器就能阻止諧波的進入。

圖5負載前加裝電抗器抑制諧波

　　目前常用的開關電源，大部分在交流輸入端加裝了低頻電抗器。對于日光燈，安裝低諧鎮流器，會使燈管壽命明顯延長。

　　（2）諧波疊加常常使配電系統電流過載嚴重，可以重新分配電路，平衡負載，減輕危害，還可增加變壓器的容量。

4諧波的利用

　　諧波的危害是由于我們對它沒有進行有效地防止和抑制，當然它有利的方面也是不可替代的。從分析可知，諧波電壓幅值都很小，僅為基波的幾分之一或幾十分之一，在發電機勵磁電路中正需要這種特性來勵磁。

　　例如，在輸出380V的三相四線制發電機組中，勵磁線圈所需電壓只要26伏左右就足夠了。這個電壓就是由3次諧波提供的。它是通過在發電機定子鐵心槽中埋設的輔助繞組而產生的，再經橋式整流送給勵磁電路。原理見圖6，LF為諧波繞組，U、V、W、N為三相輸出。

圖6三次諧波電壓經整流后給勵磁繞組供電