一、間諧波概念

交流非正弦信號(hào)可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。當(dāng)正弦波分量的頻率與原交流信號(hào)的頻率相同時(shí)，稱為基波（fundamentalwave）；當(dāng)正弦波分量的頻率是原交流信號(hào)的頻率的整數(shù)倍時(shí)，稱為諧波（harmonics）；當(dāng)正弦波分量的頻率是原交流信號(hào)的頻率的非整數(shù)倍時(shí)，稱為分?jǐn)?shù)諧波，也稱分?jǐn)?shù)次諧波或間諧波（inter-harmonics）。

二、簡(jiǎn)諧波產(chǎn)生

1、人為產(chǎn)生

電力線載波（PowerLineCarrier-PLC）

電力線載波通信是利用電力線作為信息傳輸媒介進(jìn)行語(yǔ)音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式，電能質(zhì)量分析時(shí)，電力線載波一般被歸納為間諧波。

SPWM

變頻器輸出的SPWM波形的諧波集中在載波頻率整數(shù)倍頻率附近，假設(shè)載波頻率為fc，基波頻率為fs，那么，諧波可以表示為mfc±nfs。fc/fs稱為載波比，當(dāng)載波比不是整數(shù)時(shí)，mfc±nfs不能被fs整除，輸出包含間諧波。

異步電機(jī)定子疊頻法熱試驗(yàn)

異步電機(jī)定子疊頻法熱試驗(yàn)時(shí)，輸出電壓為主電源與副電源的疊加。例如：主電源是頻率為50Hz的正弦波，副電源是頻率為40Hz的正弦波，副電源幅值為主電源幅值的25%。此時(shí)，副電源屬于間諧波。

２、非人為產(chǎn)生

在電網(wǎng)中，波動(dòng)負(fù)載、電弧類負(fù)載（電弧爐、電弧焊機(jī)、具有磁力鎮(zhèn)流器放電類型的照明等）、靜止變頻裝置（交—直—交和交—交變頻器等）、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、整周波控制的晶閘管裝置等均可能產(chǎn)生間諧波。間諧波在電網(wǎng)中廣泛存在。隨著分布式電源的接入，智能電網(wǎng)的發(fā)展，間諧波的含量有增大趨勢(shì)。

三、危害

間諧波的影響尚在探討中，其最主要的影響有：引起電壓波動(dòng)和閃變、無(wú)源濾波器的過(guò)載（間諧波的諧振放大所致）、干擾電力線上控制、保護(hù)和通訊信號(hào)，引起機(jī)電系統(tǒng)低頻振蕩、影響以電壓過(guò)零點(diǎn)為同步信號(hào)的控制設(shè)備以及某些家用電器正常工作等等。因此電網(wǎng)的間諧波電壓必須控制在一定水平以下。

四、分析

通常的諧波測(cè)量?jī)x器使用傅立葉變換的方法進(jìn)行諧波分析，而傅立葉變換的前提是假定所有的周期波形都是相同的，從這個(gè)角度講，傅立葉變換只適用于整數(shù)次諧波的分析。對(duì)于包含間諧波的信號(hào)，每個(gè)相鄰周期（基波周期）的信號(hào)可能不同，也就是說(shuō)，信號(hào)是變化的，當(dāng)變化滿足一定的規(guī)律時(shí)，比如說(shuō)，每N個(gè)基波周期變化重復(fù)一次。我們可以將N個(gè)基波周期視為一個(gè)周期，這樣，信號(hào)就是周期信號(hào)了。對(duì)該周期信號(hào)取N個(gè)基波周期進(jìn)行傅里葉變換，可以得到下述表達(dá)式：

ω1為基波角頻率，ω1=2πf1，f1為基波頻率，T1=1/f1為基波周期。Tw為傅里葉時(shí)間窗的寬度（持續(xù)時(shí)間），Tw=NT1。c0為直流分量。cm為頻率fm=mf1/N的正弦分量的幅值。當(dāng)m/N為整數(shù)時(shí)，該正弦分量為稱為諧波，當(dāng)當(dāng)m/N為非整數(shù)時(shí)，該正弦分量稱為分?jǐn)?shù)次諧波，也就是間諧波。

五、測(cè)量

國(guó)標(biāo)GB/T24337-2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的限值及測(cè)量方法。

WP4000變頻功率分析儀

可以對(duì)傅里葉時(shí)間窗的基波周期數(shù)進(jìn)行選擇，當(dāng)對(duì)應(yīng)的N較大時(shí)，可以準(zhǔn)確測(cè)量間諧波。N越大，可分析的間諧波的頻率越低。

圖. 可測(cè)量間諧波的WP4000變頻功率分析儀

審核編輯 黃宇