電子干貨|電流諧波知識詳解-KIA MOS管

電流諧波基礎知識

什么是諧波？

我們知道接在電網(wǎng)的負載可以分為線(xiàn)性負載和非線(xiàn)性負載，如下圖1:

虛線(xiàn)代表電壓波形，正常時(shí)為電壓220V，頻率50HZ的正弦交流電，當負載電流的波形也是50HZ的正弦波形時(shí)，我們稱(chēng)此類(lèi)負載為線(xiàn)性負載，當電流波形相位與電壓一致時(shí)，我們稱(chēng)為阻性負載，如圖1的黃色線(xiàn)，如常見(jiàn)的白幟燈、電路、電熱水器。

當電流相位超前于電壓時(shí)，我們稱(chēng)此類(lèi)負載為容性負載，如圖1中的黑色線(xiàn)，純容性負載比較少，如一般配電室常用的無(wú)功補償柜就是純容性負載。

當負載電流相位滯后于電壓波形時(shí)，此類(lèi)負載稱(chēng)為感性負載，如圖1的藍色線(xiàn)，常見(jiàn)感性負載如電動(dòng)機、變壓器、電感式鎮流器日光燈。

以上線(xiàn)性負載的特點(diǎn)是不管其電流相位超前或滯后于電壓波形，其電流波形一直為正弦波，沒(méi)有失真，這是線(xiàn)性負載的關(guān)鍵。

非線(xiàn)性負載是指其電流波形呈現為非50HZ正弦波，或者理解為相對50HZ正弦波有較大失真，比如目前常見(jiàn)的負載：電腦、彩電、電磁爐，工業(yè)上的工頻UPS、變頻器、電鍍等，其負載電流波形都不是509HZ正弦波，如圖2就是最為常見(jiàn)的單相電源中的電腦、彩電等的電流波形：

可以看出其電流波形相對電壓的正弦波形相差很大，圖3是一般三相電源常見(jiàn)的變頻器輸入電流波形：

圖3也可以看出，其電流波形相對電壓波形失真很大。

這種非正弦波形的負載，我們就稱(chēng)之為非線(xiàn)性負載，其電流波形因為不是50HZ正弦波，在電工學(xué)上可以分解為很多不同頻率的正弦波組成，如3次諧波就是150HZ，5次諧波就是250HZ等，那么這些諧波有什么危害呢？

在日常生活中，有時(shí)一開(kāi)大功率的電磁爐，彩電屏幕上就會(huì )出現很多干擾條紋，這就是諧波的在做怪，因為電磁爐是非線(xiàn)性負載。

我們電網(wǎng)中的設備都是按照50HZ來(lái)設計的，如電動(dòng)機、變壓器等，一般諧波過(guò)大，則其線(xiàn)圈中要流過(guò)150HZ、250HZ等頻率高出50HZ很多的電流，必然導致電動(dòng)機、變壓器要異常發(fā)熱。

電網(wǎng)中其他設備按照50HZ供電設計，一旦同一電網(wǎng)中存在有諧波很大的負載，就會(huì )對其他的用電設備造成很大的干擾，因為他們的濾波一般都是按照50HZ來(lái)設計，諧波中的高頻成分往往使得其他設備不能正常工作。

諧波較大時(shí)，必然造成其功率因素也不高，這是電網(wǎng)在傳輸一般的有功功率時(shí)也要額外傳輸無(wú)功功率，造成傳輸線(xiàn)路容量浪費，傳輸變壓設備容量下降等。

正因為諧波有存在很多危害，目前各國都在重視這點(diǎn)，并陸續出臺相關(guān)法規，對進(jìn)入電網(wǎng)的設備，嚴格規定其輸入功率因素和電流諧波份量。

在UPS行業(yè)，我們稱(chēng)高輸入功率因數和低輸入電流諧波的機型為綠色電源，如我司的KR系列，輸入功率因素可以達到0.99，輸入電流諧波可以達到5％以下，是真正的綠色電源，

對于大功率的工頻UPS，通過(guò)采用非常成熟的12脈沖整流技術(shù)后，也可以將輸入電流諧波降低到10％以?xún)龋诒ＷC高可靠性的同時(shí)，也使之稱(chēng)為綠色電源。

總結一下：無(wú)功可以理解為負載電流波形與電壓波形的相位差，相位差越大，說(shuō)明無(wú)功越大。諧波可以理解為負載電流波形與50HZ電壓波形的失真度，失真度越大，說(shuō)明諧波越大。

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