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谐波电流

点击次数：412 次更新时间：2022-03-03

( 1）什么是谐波电流?
在JIS标准中，将“谐波（谐波电流） ” 定义为“在周期性复合波的各分量中除基波以外的部分。第n次谐波是指
频率为基频n倍的谐波。 ”（源自JIS Z8106“声学术语（一般） ” ），以及“具有基波整数倍频率的正弦波”（源自
JIS Z9212“能源管理术语（第二部分） ” ）。也就是说，只有不含谐波的基波分量的波形为无失真的正弦波，失真
的波形均含有谐波。对于“电源谐波电流” ，该“谐波” 与“电源” 和“电流” 有关，定义为“流过电源线的谐波电
流” 。上述电源线指一般家庭的AC电线，一般称为“商用电源” 。在日本为100V或200V(海外为120V、 230V等）。
商用电源的频率为50Hz或60Hz，因此基频也为50Hz或60Hz。例如，基频为50Hz时的三次谐波就是150Hz的
分量。“噪声” 是一种与谐波类似的现象，谐波也成为广泛意义上的噪声。但一般情况下“噪声” 是独立产生的，
不一定与电源频率同步，而谐波必定与电源频率同步。
（2）谐波电流的产生原因
对于在内部通过将交流电转换为直流电的电路（整流电路）产生直流电源，为各电子电路部件供电的设备（例如
电视机及个人电脑等），整流电路多为电容输入型，其输入电流仅当电压波形到达峰值附近时才会流动，因此电
流波形呈脉冲状，这是产生谐波的原因。
另外，对于空调等内置有变频电路的设备，由于使用了电容输入型整流电路，或在此基础上增加了用于改善功率
因数的扼流圈，因此会有谐波电流流过。
（3）谐波电流的影响
谐波电流较大的设备由于功率因数较小，视在功率要比实际消费功率大，输入电流相应也较大，因此电力设备应
具有充分的裕量。电源从发电厂通过输电线、变电站及杆上变压器等连接到各家各户，由于其电源线存在阻抗，
当有谐波电流流过时，会因阻抗而产生电压降。具体而言，当谐波电流流过进相电容器时，会出现烧坏、变压器鸣
响，或因电压峰值下降而导致开关电源不能正常工作的情况。
①具体用途例
・不间断电源装置（UPS）的晶闸管整流器及PWM转换器
・电梯及自动扶梯的电桥电路
・安装在电动机及荧光灯镇流器上的变频器
・因变压器等的铁芯产生的磁饱和现象而引起的畸变波电流
・电弧炉等的电弧电流
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（4）防止谐波电流的措施
（1）供电系统方面的措施
①降低电源线的阻抗。（避免使电流转换成电压。）
②采用具有充分裕量的供电设备。
③在业务部门等单位安装可消除谐波电流的功率因数改善装置。
（2）受谐波影响的设备方面的措施
①在配电设备上使用谐波防止部件。（进相电容器等）
②将开关电源设计成即使峰值电压出现某种程度下降仍然可以工作。
③将设备设计成即使施加含谐波的电压波形，也不会出现误动作或损坏。
（3）产生谐波的设备方面的措施
①谐波相关标准对各设备的谐波产生量进行了规范，主要分为2类。
1）利用主动电路的措施（有源电路、有源滤波器等）
2）利用被动电路的措施（无源电路、扼流圈等）
（5）谐波分量降低电路
可降低电源输入电流中的谐波分量的电路