东南大学自动化学院电力电子技术第2章第4-5节 谐波和功率因数.pdf

第2章 2. 1 换流重叠角 2.2 有源逆变 2.3 变流器外特性 2.4 谐波 2.5 功率因数 谐波和功率因数 电能质量问题 谐波 在供电系统中，我们总是希望电压和电流一直 保持正弦波形。当正弦波电压施加在线性无源器 件—— 电阻、电感和电容上时，其电流和电压分别 为比例、积分和微分关系，但仍为同频的正弦波。 如果正弦波电压施加在非线性电路上时，电流 就成为非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生 压降，会使电压波形也变为非正弦波。 当然，非正弦波电压施加在线性电路上时，电 流也是非正弦的。 谐波 谐波（harmonics ）对电网的危害： 使电网中元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输 电及用电效率 谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机 械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使 电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短 谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，使 谐波放大，使上述两项的危害增加，引起严重事故 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作 谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声， 降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无 法正常工作 谐波 非正弦电压一般满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数 基波——在傅里叶级数中，频率与工频相同的分量 谐波—— 频率为基波频率大于1 整数倍的分量，即 2,3,4,…N次谐波 谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比 n次谐波电流含有率以HRI （Harmonic Ratio for I ）表 n n 示 I HRI n 100% n I 1  电流谐波总畸变率THDi （Total Harmonic distortion ）定 义为 I THD h 100% i I 1 功率因数 功率因数（power factor ） P  S 对于正弦信号： P 2 2 2 S S P Q Q UI sin  cos 无功功率 无功功率（reactive power ）对电网