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        什么是諧波?什么是THD? 有沒(méi)有適合的在線(xiàn)諧波測量傳感器?

        返回列表來(lái)源:柏艾斯 發(fā)布日期:2022-10-25 09:42:13瀏覽:-查看手機網(wǎng)址
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        數學(xué)中分析可知:任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上許多高次頻率的正弦波,高次頻率是基頻的整倍數,直流成分稱(chēng)為0次諧波,基波稱(chēng)為1次諧波,二次以上的波形稱(chēng)為高次諧波,其中偶次頻率的波形稱(chēng)為偶次諧波,奇次頻率的波形稱(chēng)為奇次諧波。例如一個(gè)基頻為200 HZ的波形,其基波為200HZ,當它的波形不是純正的正弦波時(shí),便有失真存在,其200HZ以上的波形稱(chēng)為高次諧波,400HZ為二次諧波,600HZ為三次諧波,如此類(lèi)推。下面的圖片形象地合成了這個(gè)波形,是以一個(gè)200HZ的正弦基波和2-5次高次諧波組成。

        THD為總諧波失真的英文(Total Harmonic Distortion)簡(jiǎn)寫(xiě),是諧波計算的引申,表征被輸入波形的失真程度,THD數值越大,輸入波形的失真越嚴重,高次諧波越豐富。數值越小,失真越小,高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD,

        在理想的市電供電系統中,電流和電壓的波形都是正弦波的。在只含線(xiàn)性元件(電阻、電感及電容)的電路里,流過(guò)的電流與施加的電壓成正比,流過(guò)的電流便是正弦波。

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        在實(shí)際的供電系統中,由于存在非線(xiàn)性負荷,當電流流過(guò)與所加電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系的負載時(shí),就形成非正弦電流。例如基頻為50Hz,二次諧波為100Hz,三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……可能直到第幾百次諧波組成。

        電力諧波分為電壓諧波和電流諧波,電壓諧波與基波的比值遠比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負載瞬間出現的尖峰電流,因為供電線(xiàn)路存在電阻值,電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生電壓壓降,此電阻與負載串聯(lián),導致負載電壓波形有瞬間噪音波形出現,形成諧波。電流諧波則由負荷的特性產(chǎn)生,所有的非線(xiàn)性負荷都能產(chǎn)生諧波電流,產(chǎn)生諧波的設備有很多種類(lèi)型,列舉我們熟知的部分設備類(lèi)型有:開(kāi)關(guān)電源(SMPS)、電子鎮流器、調速傳動(dòng)裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設備及某些家用電器如電視機等。

        諧波的危害是比較嚴重的。使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低,使電氣設備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,并使絕緣層加速老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振,使諧波含量放大,造成電容器等設備燒毀。諧波還會(huì )引起繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,使電能計量出現混亂。高次諧波對于電力系統外部,對通信設備和電子設備會(huì )產(chǎn)生嚴重干擾,特別是對于一些醫用儀器設備,我們必須加以重視,防止測量、控制錯誤。頻率較低的諧波主要通過(guò)電源線(xiàn)傳導干擾影響外部設備,而頻率較高的諧波不僅通過(guò)電源線(xiàn)傳導干擾,還通過(guò)空間輻射影響外部設備。

        現在,對于中小功率的用電設備,通常有兩種方法改善諧波,一種是無(wú)源修正法,也稱(chēng)被動(dòng)修正法,這種修正法采用普通的LCR元件,通過(guò)諧振,濾波的方式提高功率因數,減小高次諧波,這種修正法的特點(diǎn)是成本低廉,在功率不高、性能要求不高的場(chǎng)合可以使用。另一種為有源修正法,也稱(chēng)主動(dòng)修正法(Active Power Factor Corrector 簡(jiǎn)稱(chēng)APFC),這種修正法使用專(zhuān)用的功率因數校正IC、開(kāi)關(guān)元件、儲能器件等,將交流輸入的電流進(jìn)行整形,而保持與電壓波形一致,使功率因數最大,并使諧波成分盡可能小,這種修正法的特點(diǎn)是可實(shí)現的指標高,性能好。

        快速傅里葉變換算法是基于復數運算的,有按時(shí)域抽取樣本和按頻域抽取樣本兩種算法,其運算結果是一樣的,只是排序不一樣。

        表征諧波的參數有:諧波次數(頻率)、幅值(峰值)、絕對含量值、相對含量值(與基波的比值或與總含量的比值)、初相角等。

        用在電能質(zhì)量評估,通常有兩種諧波標準:

        1. THD-F:IEC諧波標準,以基波百分比的方式表示諧波。

        2. THD-R:CSA諧波標準,以諧波的有效值百分比方式表示諧波。

        THD-R 是在一個(gè)信號中以相對整個(gè)有效值(基波+諧波分量)的諧波數量百分比表示; THD-F 是相對基波的百分比表示。不同的標準將需要THD-R 或 THD-F。

        THD-F的基本概念

        其IEC(國際電工委員會(huì ))規定的計算公式如下。


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        THD-R的基本概念:

        THD為總諧波失真的英文簡(jiǎn)寫(xiě),是諧波計算的引申,表征被輸入波形的失真程度,THD數值越大,輸入波形的失真越嚴重,高次諧波越豐富。數值越小,失真越小,高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD兩種,其IEC(國際電工委員會(huì ))規定的計算公式如下。

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        THD-R和THD-F轉換:

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        柏艾斯的電流諧波測量傳感器RJIA-C51-PQ采用32位微處理器為核心元件,具有RS485總線(xiàn)通訊方式,可在線(xiàn)式實(shí)時(shí)監測電流諧波情況。RJIA-C51-PQ采用了羅氏線(xiàn)圈探頭,現場(chǎng)安裝方便,能準確的測量各次諧波頻率下的電流有效值,亦可給出諧波含量等參數,是實(shí)現在線(xiàn)式測量諧波的好幫手。

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