配电网中谐波的产生机理研究

谐波的产生来自于两个方面:一是输配电系统产生谐波；二是用电设备产生 的谐波。其中用电设备产生的谐波最多。

(l)变压器 输配电系统中的谐波主要是由电力变压器产生的。由于变压器磁化曲线是非 线性的，铁心的饱和，而且设计变压器时考虑到经济性，因此其工作磁密选择在 磁化曲线中近饱和段上，但是这样就使得磁化电流呈尖顶波形，造成了其中含有 了奇次谐波.当铁心的饱和度越高，则变压器工作点离线性也就越远，从而谐波 电流也就越大，其中3次谐波电流的含量甚至可以达到额定电流的0. 5%左右。

(2)低压配电网中的各种电器设备 在家用电器中，其中有不少家用电器中含有非线性元件，这些非线性元件就 会产生谐波电流。这种家用电器主要包括电视机、、电冰箱、各种节能灯、洗衣机、、 电磁炉、微波炉、激光打印机、充电器、计算机、调速驱动、以及各种医疗和科 研用的仪器等。

其励磁电流所占比例比较大，虽然其单个容量小，只有数十瓦到 数千瓦，但是总的数量很多而且分布很广，因此它们的总和产生的高次谐波就会 对电力系统造成不小的影响，从而加重了电网的谐波污染。

(3)电力电子装置 有很多开关电源设备以电力电子元件为基础，比如相控调速和调压装置、各 种交直流变流装置(斩波器、变频器、逆变器和整流器等)、双向晶闸管可控开关 设备等[[6)。以上所述的非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著特点就是这 些非线性负荷从电网取用非正弦的电流。

意思是:即使电源提供给这些负荷的是 正弦波电压，但是由于它们具有电流不随电压变化而变化的非线性电压—电流 特性，因此流过电网的电流是非正弦的。其产生的电流波形是由基波和其基波频 率整数倍的谐波而组成的(即产生的谐波)，而产生的谐波使的电网电压严重失真。 此外，电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。

由于晶闸管整流 装置需要采用移相控制，使得从电网吸收到的是缺角的正弦波，而留给电网的则 是正是晶闸管没有吸收的正弦波的另外一部分，显然在这部分中含有大量的谐波。 如果整流装置为单相整流电路，则在接感性负载时其中将含有奇次的谐波电 流，其中的3次谐波含量更是可以达到30%;而在接容性负载时其中则含有奇次的 谐波电压，其谐波的含量随着电容值的增大而增大.但是如果整流装置为三相全 控6脉冲整流器，变压器原边及其供电线路上则含有5次及以上奇数次的谐波电 流;如果整流装置是12脉冲整流器，则其含有的谐波也还有11次及以上奇数次 的谐波电流。

统计表明，电网中由电力电子装置所产生的谐波占电网所有谐波总 含量的接近4096，因此电力电子装置是电网中最大的谐波源。这也是本文主要研究 的谐波源。电力电子装置中，应用较为广泛的有三相PWM整流器，因此主要研究了三相电压型PWM整流器。