諧波電壓
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-19
諧波電壓的視頻教程
靜電驅動懸臂梁靜電-結構及動態特性耦合分析（三章全）
動態分析： （1）U形懸臂梁自然狀態下模態分析：無驅動電壓時，U形結構的諧振頻率分析 （2） U形懸臂梁諧響應分析：驅動電壓為諧波時，以該電壓的頻率為變量，U形結構兩臂的最大位移隨驅動電壓頻率變化的特性（位移的頻率特性） （3）預應力狀態下模態分析：當驅動電壓為某直流量，也就是U形結構的兩臂受以固定作用力時（所謂預應力狀態），U型結構的諧振頻率分析 （4）預應力狀態諧響應分析：當驅動電壓在此基礎上疊加一交流小分量
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諧波電壓的實例教程
? 包括正弦波電壓（電流）、方波電壓（電流）激勵下的電機負載特性計算。
? 基于控制電路模塊實現的多種控制方式下的電機性能分析。
? 自啟動永磁同步電動機的啟動性能瞬態分析。
? 與第三方控制電路聯合仿真的接口功能。
? 定、轉子組件的電磁力波分析以及永磁材料不可逆去磁的評估。
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取，并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果，并可直接輸出至Excel和Txt。
BLDC可以實現以下多種電機控制方式的模擬：
1. 根據轉子位置的電壓開關式開環控制；
2. 根據轉子位置的電壓斬波式開環控制；
3. 根據轉子位置的電壓斬波式電樞電流（有效值或平均值）閉環控制；
4. 根據轉子位置的電壓斬波式母線電流（有效值或平均值）閉環控制；
5. 根據轉子位置的電壓斬波式電樞電流（有效值、平均值或瞬時值）限幅控制；
6. 根據轉子位置的電壓斬波式母線電流（有效值、平均值或瞬時值）限幅控制；
7. 根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM開環控制；
8. 根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM電樞電流（有效值或平均值）閉環控制；
9.
展開 變壓器本身的漆包線、絕緣紙質量問題、繞線導致漆包線損傷或引出線有毛刺等制作工藝問題外，雷擊、操作過電壓等過電壓是導致繞組匝間絕緣擊穿失效的主要因素之一。
鐵芯飽和。超過變壓器設計的持續工作過電壓或電壓諧波時，將造成變壓器工作磁通密度增加，使變壓器鐵芯飽和導磁率會急劇下降，變壓器繞組阻抗下降，電流增大，繞組出現過溫，嚴重情況下出現燒斷現象。
2.1.2 連接失效
連接失效有三方面原因：
①引出線工藝不良，引出端和繞組接觸電阻大；
②變壓器使用安裝過程引出端受到過分應力產生松動或斷裂；
③引出端材質的銅鋁轉換問題。
2.1.3 絕緣失效
絕緣失效的原因有：
① NTC 與鐵芯或者耐壓之間絕緣處理不夠，絕緣耐壓測試不過；
②長期放置加上存放環境不良，變壓器受潮，絕緣性能降低；
③不當的安裝導致絕緣層損壞。
2.2 鐵芯故障
2.2.1 鐵芯過溫
鐵芯過溫也是變壓器常見故障之一，除系統散熱不夠外，諧波或紋波過大也是鐵芯過溫的常見原因。負荷諧波或紋波過大時，通過阻抗形成諧波電壓，諧波電壓在鐵芯碟片中將產生渦流電流，使其產生發熱和損耗。
2.2.2 噪聲變大
鐵芯振動是變壓器噪聲主要來源，鐵芯振動主包括有磁致伸縮和電磁力引起鐵芯振動。變壓器在運行一段時間后噪聲變大，應用中常見的是負荷諧波電流變大，導致損耗增加， 振動加劇，噪聲變大。
2.2.3 鐵芯生銹
變壓器鐵芯一般采用硅鋼片作為鐵芯導磁材料，在高濕下極容易生銹，危害為可能導致鐵芯片間短路，渦流環流增大，鐵芯發熱量增大。
2.3 其他故障
2.3.1 空載電流諧波大
變壓器磁化曲線強度較低時是非線性的。磁場強度較大時，有一端線性區域。
展開 他的載波頻率約為幾千到十幾千赫上升率，相當于對電動機施加陡度很大的沖擊電壓，使電動機的匝間絕緣承受較為嚴酷的4～6倍電壓疊加在電動機運行電壓上，會對電動機對地絕緣構成威脅，對地絕緣在高壓的反復沖擊電動機定子繞組要承受很高的電壓外，由PWM變頻器產生的矩形斬波沖加速老化
3、諧波電磁噪聲與震動
普通異步電動機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風等因素所引起的震動和噪聲變的更加復雜。變頻電源中含有的各次時間諧波與電動機電磁部分的固有空間諧波相互干涉，形成各種電磁激振力。 當電磁力波的頻率和電動機機體的固有振動頻率一致或接近時，將產生共振現象，從而加大噪聲。由于電動機工作頻率范圍寬，轉速變化范圍大，各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各構件的固有震動頻率。
4、電動機對頻繁啟動、制動的適應能力
由于采用變頻器供電后，電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動，并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動，為實現頻繁啟動和制動創造了條件，因而電動機的機械系統和電磁系統處于循環交變力的作用下，給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。
-變頻器會產生高奇次諧波-
主要以5次和7次對變頻器和電機影響比較大，通常在設計的時候為降低諧波的影響會增加電抗器，吸收電容等。也可以在變頻器輸出端增加濾波器。
變頻器供電電機的諧波功率如何計算？
方法一：
傅里葉變換得到電壓、電流的每次諧波的幅值和相位，根據P=√3UIcosφ計算出每次諧波的有功功率，將所有諧波的有功功率相加，得到諧波功率。
方法二：
測量出總有功功率，傅里葉變換得到電壓、電流的基波幅值和相位，根據P=√3UIcosφ計算出基波有功功率，總有功功率減去基波有功功率就是諧波功率。
展開 電氣系統中的電氣設備產生的電壓或電流波形非理想的正弦波時，即說明其中含有頻率高于50Hz的電壓或電流成分，將頻率高于50Hz的電流或電壓成分稱之為諧波。諧波對電氣設備的正常工作有不利影響，因此，研究諧波的危害與抑制方法，對保證電網的電力質量十分必要。
（1）諧波是如何產生的？
諧波來自于三個方面：一是發電設備產生的諧波；二是輸配電系統產生的諧波；三是供電系統的電氣設備（如變頻器、電爐等）等產生的諧波，其中以供電系統的電氣設備產生的諧波居多，具體如下：
1）晶閘管整流設備：由于晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方面得到了越來越廣泛的應用，給電網造成了大量的諧波。
晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網吸收的是缺角的正弦波，從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路時則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達基波的30%；接容性負載時則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋脈沖整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也含有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明：由整流裝置產生的諧波占所有諧波的近40%，這是最大的諧波源。
2）變頻裝置：變頻裝置常用于風機、水泵、電梯等設備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復雜，除含有整數次諧波外，還含有分數次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調速的使用的增多，對電網造成的諧波也越來越多。
3）電弧爐、電石爐：由于加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩定，引起三相負荷不平衡，產生諧波電流，經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是2～7次的諧波，平均可達基波的8%～20%，最大可達45%。
展開 4、輸出電抗器：它的作用是限制電機連接電纜的容性充電電流及使電機繞組上的電壓上升率限制在54OV/us以內，一般功率為4-90KW變頻器與電機間的電纜長度超過50m時，應設置輸出電抗器，它還用于鈍化變頻器輸出電壓(開關的陡度)，減少對逆變器中的元件(如IGBT)的擾動和沖擊。
5、輸入電抗器：它的作用是限制變流器換相時電網側的電壓降；抑制諧波以及并聯變流器組的解耦；限制電網電壓的跳躍或電網系統操作時所產生的電流沖擊。當電網短路容量與變流器變頻器容量比大于33:1時，輸入電抗器的相對電壓降，對單象限工作為2%，四象限為4%。當電網短路電壓大于6%時，允許輸入電抗器運行。對于12脈動整流單元，至少需要一相對電壓降為2%的網側進線電抗器。輸入電抗器主要應用于工業/工廠自動化控制系統中，安裝在變頻器、調速器與電網電源輸入電抗器之間，用于抑制變頻器、調速器等產生的浪涌電壓和電流，最大限度的衰減系統中的高次諧波及畸變諧波。
6、限流電抗器：限流電抗器一般用于配電線路。從同一母線引出的分支饋線上往往串有限流電抗器，以限制饋線的短路電流，并維持母線電壓，不致因饋線短路而致過低。
1、輸入電抗器的作用
用來限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊，平滑電源電壓中包含的尖峰脈沖，或平滑橋式整流電路換相時產生的電壓缺陷, 有效地保護變頻器和改善功率因數，它既能阻止來自電網的干擾，又能減少整流單元產生的諧波電流對電網的污染。
2、輸出電抗器的作用
輸出電抗器主要作用是補償長線（50-200m）分布電容的影響，并能抑制輸出諧波電流，提高輸出高頻阻抗,有效抑制dv/dt.減低高頻漏電流,起到保護變頻器,減小設備噪聲的作用。
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變頻器供電時由于電壓諧波較大，電磁噪聲顯著增加，且主要成分為高頻噪聲，較為刺耳。基于這個原因，GB10069.3并未規定變頻電機的噪聲限值。
雖然前節提及了噪聲平均值的計算，但是有的標準或客戶要求把各測點噪聲的最高值作為電機的噪聲，這是需要供需雙方溝通確認的。
太多時候，雖然電機的噪聲并未超出標準要求，但是有經驗的專業人員能識別出“異常”聲音。
（1）變頻器對電機的影響主要在電動機的效率和溫升
變頻器在運行中能產生不同程度的諧波電壓和電流，使電動機在非正弦電壓、電流下運行，里面的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加，最為顯著的是轉子銅耗，這些損耗會使電動機額外發熱，效率降低，輸出功率減小，普通電動機溫升一般要增加10%－20%。
熱繼電器起到過載保護功能，現在的電網中諧波、過電壓隨時都可能造成電容器的過載。熱繼電器過載動作從而起到保護電容器的作用。如果選用的熱繼電器帶斷相保護功能，同樣在電容器缺相時能通過斷開接觸器回路來切除電容，起到斷相保護。
熱繼電器的過載保護范圍可調，而微斷的過載保護為定值，所以只有當微斷的熱脫扣電流正好適用于被保護的電容器，才可以用微斷來代替熱繼電器。
監測參數：三相輸入電壓，電流，有功功率，無功功率，有功電能，無功電能，功率因數，頻率，諧波，電壓不平衡度，開關量狀態等。
模擬量啟動：電壓、電流突變啟動；電壓、電流越限啟動；負序電壓、電流越限啟動；零序電壓、電流越限啟動；諧波電壓啟動；頻率越限啟動；逆功率啟動；過勵磁啟動等。
開關量啟動：所有保護的跳閘出口信號；所有開關的副接電變位信號。
◆變頻器對電機的影響主要在電動機的效率和溫升
變頻器在運行中能產生不同程度的諧波電壓和電流，使電動機在非正弦電壓、電流下運行，里面的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加，最為顯著的是轉子銅耗，這些損耗會使電動機額外發熱，效率降低，輸出功率減小，普通電動機溫升一般要增加10%－20%。
變頻器輸出的PWM波形，在電機繞組供電回路中，還會產生各種分量的諧波電壓。由電感特性可知，流過電感電流的變化速度越快，電感的感生電壓也越高。
電機繞組的感生電壓比工頻供電時升高了。在工頻供電時暴露不出的絕緣缺陷，因不耐高頻載波下感生電壓的沖擊，于是繞組匝間或相間的電壓擊穿產生了。大家都知道，變頻器有完善的保護電路，用上變頻器，電機真的就不會燒了嗎?
電容器在補償功率的時候，往往會受到諧波電壓和諧波電流的沖擊，造成電容器損壞和功率因數降低，為此，需要在補償的時候進行諧波治理。
它可對各種變壓器的空載電 流、空載損耗、短路損耗、阻抗電壓、諧波含量、畸變率等一系列參數可進行 精密的測量。該儀器具有體積小、重量輕、測量準確度高、穩定性好、操作簡便易學等 優點,完全可取代以往利用多表法測量變壓器損耗和容量的方法，接線簡單，測 試、記錄方便，大大提高了工作效率。
其輸出電壓的波形為脈沖方波,且諧波成分多,電壓和頻率同時按比例變化,不可分別調整,不符合交流電源的要求。原則上不能做供電電源的使用,一般僅用于三相異步電機的調速。
