諧波產生原理是什麼？如何消除諧波？

諧波是由火線與零線之間非線性負載產生的。諧波是電流含有頻率是基波電流頻率的n倍的電量，也就是N次諧波，其中N為正整數。

配電網系統中有大量的非線性負載使用，使三相電壓變得不平衡，導致電流波形畸變，從而產生諧波。非線性負載如變頻器、整流器、換流器、閘流體開關等。諧波在電網中危害十分大，還不容易察覺。像線路老化，嚴重導致火災，就有可能與諧波有關。因為三次諧波電流在零線疊加，有可能零線三次諧波電流比火線上三次諧波電流還大，如此以來導線的熱損增加，這樣就加速了線路老化，嚴重的話燒斷線路引起火災，造成經濟損失。

我們用的交流電是正弦波，雖然非線性負載導致諧波產生，但諧波也是正弦波。每個諧波由於頻率、幅度、相角不同，因此可區分偶次與奇次性諧波。但在三相四線制供電系統中三相是平衡的，由於是對稱關係，偶次諧波就被消除了，只有奇次諧波存在。

由於諧波頻率是基波頻率的N倍(N為正整數)。如果基波頻率為50Hz，三次諧波頻率就是150Hz，基波頻率為60Hz，三次諧波頻率為180Hz。抑制三次諧波，可在負載端抑制，如使用LC濾波器、有源濾波器、混合濾波器。總得來說，抑制諧波，可從受理端治理，從裝置出發、主動治理，從諧波源頭出發、被動治理，用濾波器，阻止諧波流入負載及電網中。

諧波的產生原理是什麼？如何消除諧波？

●低壓供電系統中的諧波產生的根本原因，是由於電網中某些裝置和負荷的非線性特性(例如大功率的整流器裝置、可控矽整流裝置、變頻器、電子鎮流器、電腦)。因為這些電子整流存在換相問題，並且它的負載為非線性負載。

即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關係而造成的波形畸變。危害:由於諧波的頻率較高,使導線的集膚效應加重,因此銅損急劇增加。同時變壓器鐵心由於不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加。低壓供電系統這些非線性負載產生的諧波干擾最直接的檢測方法就是測量它們三相交流電流的方法來判斷，見下圖所示。

●傳統的三相電流平衡關係是，如果三相負載的電流值差不多時，用鉗形表來測量三相四線制的零線電流值應該接近於0，如果線路中的諧波成分大的時候，則零線中的電流會很大的，見下圖表所示。

●例如從表中倒數第二排看，宴會廳照明中的ABC相電流值為91、92、90A看，此時零線中的電流值達到了131A遠遠大於任何一相相線電流值。這就充分說明照明線路中的電子電路裝置太多，而產生諧波電流。那麼這些諧波只能夠功率因數來進行補償進行抑制。電力諧波的產生往往與電氣設計有關係。低壓供電系統完全避免非線性整流負載是不可能的，也僅僅只是卒最大限度的儘量減少它們之間的干擾問題。這些諧波引起的電源中含變化波形會對變頻器有很大幹擾，造成誤動作喲。

●變頻器在執行過程中也會產生諧波，會在離變頻器較近的系統或儀表上出現干擾問題，干擾造成的故障現象有:儀表產生較大的測星誤差，有的儀表根本無法正常工作，甚至使系統出現誤動作等等。變頻器產生功率較大的諧波,其干擾途徑類似於一般電磁干擾途徑 ，即透過電路耦合、電磁輻射、感應耦合產生干擾電壓或電流。透過觀察發現，現場的強電磁場和供電電源的波動是影響變頻器儀器儀表最主要的干擾源。另外並不是所以儀器儀表出現干擾或故障，都歸咎於是變頻器產生的干擾。

●如何解決這些疑問和難題，可以按照如下的步驟進行:在出現干擾時把變頻器停了，如果儀表及系統立刻恢復正常，可以肯定干擾是由變頻器引起的，就應採取相應的措施了。

當變頻器出現干擾其它儀器的現象時，可採取新增電源電抗器、隔離變壓器來進行克服和降低變頻器對儀器儀表產生的干擾:如果儀表裝置是功率較大的三相交流電源，看用上圖所示的三相交流電抗器來減少相互之間的干擾了。或者採用隔離變壓器技術喲。

知足常樂於湖北鍾祥市2020.2.7日

電網諧波主要由發電裝置(電源端)、輸配電裝置以及電力系統非線性負載等三個方面引起的。

(1)電源端產生的諧波

發電機的三相繞組在製作上很難做到絕對對稱，由於製作工藝影響，其鐵心也很難做到絕對的均勻一致，加上發電機的穩定性等其他一些原因，會產生一些諧波，但一般來說相對較少。

(2)輸配電過程產生的諧波

電力變壓器是輸配電過程中主要的諧波來源，由於變壓器的設計需要考慮經濟性，其鐵心的磁化曲線處於非線性的飽和狀態，使得工作時的磁化電流為尖頂型的波形，因而產生奇次諧波。較高的變壓器鐵心飽和程度使得其工作點偏離了線性曲線，產生了較大的諧波電流，其奇次諧波電流的比例可以達到變壓器額定電流的0．5%以上。

(3)電力裝置產生的諧波

2)變頻裝置。電動機、電梯、水泵、風機等機電裝置中常用的變頻裝置，因為大部分是相位控制，其諧波成分比較複雜，除了整數次的諧波成分外，還含有一定分數次的諧波成分，變頻裝置的功率一般較大，其廣泛應用對電網造成的諧波也越來越多。

3)氣體放電類電光源。氣體放電類電光源如高壓鈉燈、高壓汞燈、熒光燈以及金屬鹵化物燈等，其伏安特性的非線性相當嚴重，有的電光源還具有負伏安特性，這些都會給輸電網帶來奇次諧波成分。

4)家用電器裝置。在空調器、冰箱、洗衣機、電風扇等含有繞組的用電裝置中，由於不平衡電流的變化也能使電源波形發生改變。另外，計算機、電視機、溫控炊具、調光燈具等，因其具有一定的調壓整流功能，也會產生高次的奇次諧波成分。這些家用電器裝置也成為諧波的一個主要來源。

諧波產生的原理

諧波產生的源頭主要來自於各類非線性元件，這些元件在正弦電壓的作用下發生電流畸變，這個畸變的波形就是諧波。

諧波一般是奇次諧波3、5、7、9....，其中3次諧波就是我們的常說的零序電流，5次就是負序電流

下面看一個公式就能很好理解諧波到底是個什麼鬼

對於諧波分析，就是用傅立葉級數將這些非正弦的電流、電壓訊號分解為不同頻率的正弦分量進行分析。

公式是：

其中a/2是直流分量；是初相角。在式中當n=1，這個量就是基波分量；當n＞2時，這個量就是諧波分量。該公式是一個收斂的，當n越大時，量會越來越小，所以我們在分析一個諧波問題時，就只需根據實際需要或者說精度要求，來取n值，也就是取哪幾個諧波分量來分析就行了。

我想看懂了這個公式之後，對諧波的理解就容易了，至於諧波為什麼會在非線性元件中產生畸變，那將又是一個層次，瞭解到這裡要解決大部分的應用問題已經足夠。

至於諧波的消除，現場的應用一般是採用電抗器、濾波器等。

公式複製不上去用的截圖，所以顯得有點亂，莫法！