諧波的趨勢方向和高次諧波

　　諧波的定義

　　根據(jù)設(shè)備電源所采用的變頻器的輸出，從電壓·電流波形畸變可得知產(chǎn)生了諧波。諧波成分越多，越容易造成馬達(dá)·變壓器或電氣設(shè)備的異常發(fā)熱或異常聲音的增加、保護(hù)繼電器或電氣設(shè)備的故障、進(jìn)相電容器所連接的反應(yīng)器的損耗等，存在引發(fā)大事故的可能性。

　　因此，IEC61000-4-7定義了測量方法，IEC61000-3-2等規(guī)定了從設(shè)備產(chǎn)生的諧波的限值。而且，各國在電力系統(tǒng)方面更制定了規(guī)定限值的方針。

　　根據(jù)這些規(guī)定，必須要保持從接收點(diǎn)產(chǎn)生的諧波不能超過上限值。另一方面，諧波引起的問題，不僅是從特定的設(shè)備和客戶那邊流出，從不特定的多個(gè)發(fā)生源流出的情況也很多。而且，由不特定多個(gè)流出的小諧波由于配電網(wǎng)的LC共振發(fā)生增幅，引發(fā)故障的情況也時(shí)有發(fā)生。

　　諧波分析

　　首先，要了解諧波有趨勢方向這件事。

　　諧波的流入流出的概念

　　諧波為持有振幅和相位成分的矢量圖，因此在有多個(gè)諧波發(fā)生源的情況下，僅有趨勢方向是無法確定發(fā)生源的。

　　實(shí)際上，供給端·負(fù)載端雙方都發(fā)生諧波的情況較為普遍，因此僅僅根據(jù)流入·流出確定發(fā)生源是非常困難的。

　　需要將有可能是發(fā)生源的設(shè)備的工作狀態(tài)/停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間帶和諧波的電平或諧波電壓電流相位差的趨勢方向等相關(guān)情況進(jìn)行比較，才能弄清楚設(shè)備的影響。

　　一般來說，可通過測量諧波的裝置觀測諧波電壓電流相位差進(jìn)行判斷。

　　三相的情況下，使用諧波電壓電流相位差綜合值(θsum)對三相整體進(jìn)行判斷諧波是否輸入流出。

　　在-90～0～+90°范圍內(nèi)，則判斷為流入。

　　在-180°～-90°，+90°～+180°范圍內(nèi)，則判斷為流出。

　　下面以諧波電壓電流相位差的時(shí)序測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行示例。

　　第5次諧波(綠線)基本為流入。

　　第3次諧波(紅線)為流出。第7次諧波(藍(lán)線)為流出。

　　豎線數(shù)據(jù)顯示超過180°返回-180°(或者相反)。

　　諧波電壓電流相位差時(shí)序圖(第3次，第7次)

　　在實(shí)際的數(shù)據(jù)分析中，長時(shí)間測量諧波，首先得到諧波電流的振幅電平，判斷是否有較大的(超過限制之類的)諧波電流。

　　然后，根據(jù)設(shè)備的工作狀況等，推測諧波發(fā)生源。

　　需要將有可能是發(fā)生源的設(shè)備的工作狀態(tài)/停止?fàn)顟B(tài)的時(shí)間帶和諧波的電平或諧波電壓電流相位差的趨勢方向等相關(guān)情況進(jìn)行比較，才能弄清楚設(shè)備的影響。

　　高次諧波

　　近年來，50次諧波以上的頻率的噪音問題多有發(fā)生。

　　在這個(gè)頻帶的噪音即使發(fā)生源電平很小，但由于共振現(xiàn)象發(fā)生增幅的結(jié)果，引發(fā)的問題非常多。

　　一般，設(shè)備特別是電源發(fā)生的噪音(包含電壓變動(dòng))，有閃變IEC61000-3-3、諧波IEC61000-3-2, 綜合諧波畸變 IEC61000-3-12等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對象一般最大到40次(50Hz時(shí)則為2kHz)。另外，電源端子干擾電壓等(CISPR 22/EN55022等)規(guī)定的頻帶一般為150kHz以上和幾十kHz左右的噪音。

　　使用HIOKI PW3198可將2kHz～80kHz的成分作為高次諧波進(jìn)行測量。

　　作為本公司所掌握的事例，有新建筑物中從LED照明產(chǎn)生異常聲音這樣的事例。

　　最多到50次的諧波，即使無法觀測到成為問題點(diǎn)的電平，也可了解到高次諧波較高的情況。

　　將供電設(shè)置到另外的系統(tǒng)，從而使得異常聲音消失，由此推測得知原因在于高次諧波所引起的增幅。

　　PW3198記錄示例(高次諧波電流的時(shí)序記錄、電壓?電流波形)

　　HIOKI產(chǎn)品介紹

　　PW3198

• 　　 作為電源品質(zhì)分析儀支持IEC61000-4-30最高級別Class A
• 　　 到50次的各諧波、THD、含有高次諧波的時(shí)序記錄、同時(shí)可設(shè)置限值進(jìn)行事件檢測
• 　　 2GB SD卡大容量存儲
• 　　 過渡性的高速現(xiàn)象瞬態(tài)過電壓用專用的2MHz采樣速度和峰值、時(shí)間同時(shí)進(jìn)行波形記錄

　　PW3360-21

• 　　 小型的可進(jìn)行功率和到40次諧波的時(shí)序記錄
• 　　 2GB SD卡大容量存儲