1.引言
电能是现代社会的主要能源之一,在各行各业中有着广泛的应用,电能质量
的好坏直接关系到国民经济的总体效益。理想的供电系统对负荷供电时,应该保
持三相平衡对称,电压电流波形皆为单频恒定正弦波,电能质量不受负载变化的
影响。随着电力电子装置及非线性、冲击性设备的广泛运用,谐波和低功率因数
等问题越来越严重。目前的大型企业中,几乎每家企业都或多或少有着电网污染
的现象。在供电的过程中电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形,即产生谐
波。并且在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。供电系
统中的谐波问题已经引起了社会各界的广泛关注,为了保证供电系统中所有的电
气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作,必须采取有力
的措施,抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
1.1 课题相关知识介绍
1.1.1 谐波基本概念
1882 年,法国数学家傅里叶(J.FOURIER,1768-1830)指出,一个任意函数
都 可 以 分 解 为 无 穷 多 个 不 同 频 率 正 弦 信 号 的 和 。 基 于 此 , 国 际 电 工
(IEC:INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION)标准(IEC555-2,1982)
定义谐波为:谐波分量为周期量的傅里叶级数中大于 1 的 H 次分量。把谐波次数
的 H 定义为:以谐波频率和基波频率的之比的整数。电气和电子工程协会标准
(IEEE 标准 519-1981)定义谐波为:谐波为一个周期波或量的正弦波分量,其
频率为基波的整数倍。总结二者,目前国际普遍定义谐波为:谐波是一个周期电
气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍
[9]
。
1.1.2 谐波主要危害
谐波研究与治理对于现代工业生产意义重大,这是因为谐波不仅降低电能的
生产、传输和利用效率,而且给供、用电设备的正常运行带来严重危险。对于电
力系统,谐波会放大系统局部并联谐振或串联谐振现象,使谐波含量放大,造成
电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现
混乱。对于电气设备,谐波可以使电气设备产生振动和噪声,还可以产生过热现
象,促使绝缘老化,缩短设备使用寿命,甚至发生故障或烧毁。
谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。电力系统产生的谐波与普通电
话线路传输的音频信号及人耳的音频敏感信号相比在信号频带上具有一定的重
叠性,而且二者功率相差悬殊。对于通信的干扰,也是谐波的主要危害之一。
谐波污染是电力电子技术发展的重大障碍。电力电子技术是未来科学技术发
展的重要支柱。有人预言,电力电子连同运动控制将和计算机技术一起成为 21