諧波抑制與諧波利用探討

目前，雖然各類穩壓設備正逐步更新換代，但是仍然沒有阻攔住諧波的恣意破壞;相反，隨之而來的諧波危害卻越來越不可忽視。因此，很有必要對諧波的產生和危害性進行定性分析，以便加深認識，揚棄并舉，在抑制諧波危害的同時，充分發揮其有利方面。

　　1諧波的危害

　　諧波的危害要從我國的配電體制談起。我國一直采用50Hz交流供電制式，在穩壓保護的過程中，很少考慮到諧波的危害。這樣一來為諧波的產生和延續提供了條件，使得諧波相互作用，一方面損壞電器，另一方面消耗大量電能。表1為50Hz交流供電體制下的正序、負序和零序諧波的分類。

　　表1諧波分類

　　諧波次數2345678910

　　頻率(Hz)100150200250300350400450500

　　相序-0+-0+-0+

　　正是由于各種諧波的存在，使50Hz的正弦交流電發生波形畸變，影響了正常的工作。在三相四線供電變壓器中，3次整數倍的諧波代數疊加，感應到變壓器一次側，造成線圈過熱，同時使中線電流過大，發熱，甚至燒壞。在電機運行過程中，諧波使交流電壓波形嚴重失真，燒壞電機。在無功補償電路中，諧波會形成諧振，燒壞電容柜。在日常生活中，日光燈燈管被燒壞，起輝器無法啟動等情況都是由諧波造成的。

　　除了對電路造成危害之外，諧波的存在，也使配電功率因數的提高受到制約。利用電容補償電路提高功率因數時，不可避免地帶來諧波的負面影響。如果諧波次數較高，無功補償電容很可能被擊穿。

　　2諧波的定性分析

　　各次諧波在電路中的作用是不相同的，現對諧波常見的兩種作用效果進行定性分析，找出原因，加以抑制。

　　2.1諧波的疊加特性

　　諧波的疊加與相序有關。在同一電路中，有些諧波相互作用時，相互減弱或相互抵消，但是，更多的場合往往相互疊加，使波形發生明顯的畸變。例如，僅有3次諧波出現時，波形如圖1所示;當3次、5次諧波同時出現時，就會使正弦波明顯地發生了變化，如圖2所示。

　　圖1u1、u3及其疊加波形

　　圖2u1、u3、u5及其疊加波形

　　如果繼續疊加，正弦波就會發生質的變化。方波可用傅里葉級數展開如下式。

　　ui=4Um[sin2πft+(sin6πft)/3+(sin10πft)/5

　　+…+(sin2kπft)/k〗/π(1)

　　其中，ui為疊加之后的電壓，Um為基波振幅，f為基波的頻率50Hz，k=1、3、5……為奇數。

　　當然，其它種類的諧波疊加的情況也很多，如鋸齒波就含有一系列的偶次諧波(見圖3)

　　圖3鋸齒波波形