知識更新—怎樣識別諧波源負載？

從理論上講，看一個負載是否產生諧波電流，就是看它的電壓與電流是否有線性的關系。如果沒有線性關系，就是諧波源。按照這個原則就能夠區分出所有的諧波源負載。

實際上，經常遇到的諧波源主要是兩類，整流電路和相控調功電路。

整流電路廣泛應用在變頻器、中頻爐、直流電機驅動器、UPS電源，以及各類電子設備的場合。相控調功電路電路采用可控硅調整導通角，從而控制燈光的強弱或電爐的溫度。

需要注意的一點是，二極管構成的整流電路本身并不會產生嚴重的諧波，只有當整流電路的后面連接了紋波濾波電容以后，才會產生嚴重的諧波電流。很多教科書中，在分析整流電路產生的諧波電流時，沒有考慮濾波電容的情況，這與實際情況相差很遠。

為了簡化對問題的分析，我們從單相整流電路的分析開始，三相整流電路產生諧波電流的機理與此相同。

圖1所示的是一個帶濾波電容的單相整流電路，大部分整流電路中都包含這個電容，否則直流電壓的紋波很大。電容上電壓保持在接近交流電峰值的電平。當交流電的電壓低于電容上的電壓時，電網上沒有電流流入負載。這時，負載的電流由電容供給，隨著輸出電流，電容的電壓開始降低，在某個時刻，交流電的電壓會高于電容上的電壓，這時，電網上才會有電流流入電容(給電容充電，使電容上的電壓升高)和負載中。因此，電網僅在接近電壓峰值的時刻向負載輸入電流，電流的形狀為脈沖狀，如圖1所示。根據付立業分析，這種脈沖狀電流中包含了豐富的諧波成分。

圖1 單相整流器的電路與電壓、電流波形

同樣的道理，3相整流器也會產生諧波電流，但是這時對應每個基波的波峰，不是一個脈沖電流，而是兩個脈沖電流，如圖2所示。

無論單相整流器還是三相整流器，他們的電流波形都發生了畸變，不再是正弦波電流，因此包含了諧波成份。

圖2 三相整流器的電路與電壓、電流波形

帶有濾波電容的整流器從電網吸取脈沖電流。單相整流電路在每個交流電周期內，產生兩個脈沖電流，稱為2脈整流器;對于3相整流電路，每個周期產生6個脈沖電流，稱為6脈整流器。除此以外，還有12脈整流器、18脈整流器等。

整流器所產生的諧波的種類與整流器脈數有關，具體關系如下：

M = PN ±1

式中：

M = 整流器產生的諧波次數

P = 整流器的脈數

N取自然數。

圖3 典型信息設備的電流波形

圖4是變頻器的輸入電流波形與電壓波形，圖中的雙峰波形時電流波形，其中包含了豐富的諧波成分，主要是5次和7次諧波。

圖4 變頻器的諧波電流波形

在分析一臺設備是否是諧波源時，只要看他的電源輸入電路是否為整流電路，或者晶閘管調功電路。如果是，就要考慮控制諧波電流的問題。