1、谐波概念及危害

在理想的电力系统下，电压和电流波形都是光滑的正弦波，而实际上，当用电设备为非线性负载时，例如：开关型电源、电子镇流器、变速传动装置、UPS等，电流波形就会呈现非正弦波。具有基波电源频率整数倍频率的电压或电流称为谐波。通过对波形进行傅立叶级数展开可知：任何周期性的波形都可以分解成一个基波频率的正弦波和多个谐波频率的正弦波，对于对称波形，所有偶次谐波为零。

由谐波引起的危害可分为谐波电流引起的危害和谐波电压引起的危害。谐波电流引起的危害包括3N次谐波电流在中线的叠加致使配电电缆必须降容使用、变压器的损耗增大、谐波使断路器误跳闸等;谐波电压引起的危害主要包括电压畸变影响电子设备的正常运行和过零噪扰等。

2、UPS产生谐波机理

与电力电子装置有关的原始波形几乎都是非正弦的,波形都含有谐波分量,UPS是其中的一个代表,UPS的整流方式是产生谐波的一个重要原因,在理想情况下,认为交流电源是三相对称工频正弦波电压,忽略供电电源自身的谐波,同时也不考虑脉冲桥式整流电路换相重叠角的影响,忽略直流回路电流纹波的影响并假定电路的触发脉冲对称、导通角α相等,在上述理想条件下,当装置处于稳定工作状态时,通过开关函数法将被分析波形表示成一系列已知波形与开关函数的乘积和的形式,将其中的已知波形与开关函数都展开成级数的形式,再对乘积和进行整理化简,最后将被分析的波形表示成级数的形式,以便于讨论其中谐波的级次与含量。

3、UPS整流产生谐波的特点

UPS整流产生谐波可分为整流直流电压谐波和电源侧的电流谐波,对于多脉冲整流电路,可以得到如下结论:

对于直流侧电压:

1、电路的总脉冲数越多,在直流端电压波形中谐波抵消得越多,直流侧电压波形越好

2、在系统直流侧电压中出现的谐波频率为电压脉冲数的整数倍,谐波级次n=pm。例如6脉冲电路,电压谐波频率为6m倍输入频率

3、谐波次数越低,谐波幅值越大

对于交流侧电流:

1、对于理想的p脉冲整流器,在交流侧只有下列次数的谐波电流:n=pm±1次,式中m=1,2,3,…。各个谐波电流分量的幅值为基波电流的1/n。例如,对于6脉冲整流装置,线电流中只有5、7、11、13、17、19…等奇次谐波,其中5、7次谐波幅值分别为基波电流的1/5和1/7;对于12脉冲装置,线电流中只有11、13、23、25…等奇次谐波,其幅值也显著减小;

2、增加整流器的脉冲数p,对减小交、直流两侧的谐波分量有决定性影响。所以,构成脉冲数尽可能大的系统是整流装置减少交、直流两侧谐波电流和谐波电压的根本措施。