怎样度量谐波电流与谐波电压的大小

谐波电流和谐波电压的度量通常使用有效值、峰值、谐波含量（百分比）和总谐波失真（THD）等参数。

1. 有效值：

谐波电流和电压的有效值是衡量它们在一段时间内平均能量的指标。与正弦波的计算类似，谐波的有效值可以通过对谐波分量的平方进行积分，然后取平方根来得到。对于周期性信号，可以使用傅立叶变换来分解成不同频率的谐波分量，然后计算每个谐波的幅值，最后将它们加权求和得到总的有效值。

2. 峰值：

谐波的峰值是其最大瞬时值，通常用来评估设备的过载能力。对于非正弦波，峰值往往远大于有效值。在电力系统中，设备的设计通常基于峰值，以确保在谐波存在的情况下仍能安全运行。

3. 谐波含量（百分比）：

谐波含量是谐波有效值与基波有效值的比值，通常以百分比表示。它描述了谐波对总电流或电压的相对贡献。例如，如果某个谐波的含量为10%，意味着该谐波的有效值是基波有效值的10%。

4. 总谐波失真（THD）：

总谐波失真（Total Harmonic Distortion）是衡量非正弦波与理想正弦波之间差异的指标。对于电流或电压，THD计算方法是将所有谐波有效值的平方和除以基波有效值的平方，然后取平方根，最后乘以100得到百分比。THD越低，波形越接近正弦波。

在实际应用中，电力质量分析仪可以用来测量这些参数。这些设备通过捕获电流和电压信号，然后进行数字信号处理，计算出谐波的各个度量值。对于电力系统，国际电工委员会（IEC）和美国国家电气规范（NEC）等标准提供了谐波限值，以确保电力系统的稳定和设备的正常运行。

1、谐波产生的原因

谐波的产生主要源于非线性负载，这些负载在电压或电流的非正弦波形下工作时，会产生额外的频率成分，即谐波。以下是一些常见的谐波产生原因：

1. 电力电子设备：如变频器、开关电源、整流器等，它们在工作时会产生高次谐波，尤其是三相整流器，其输出电流通常含有丰富的奇次谐波。

2. 照明设备：如荧光灯、高压汞灯等，这些光源的镇流器通常含有非线性元件，导致电流波形失真。

3. 电机和电动工具：某些电机和电动工具的启动和运行过程中，电流波形可能包含谐波。

4. 家用电器：如电冰箱、空调、电热水器等，这些设备的电源变换器也可能产生谐波。

5. 电力系统元件：如变压器、电抗器等，虽然它们本身不产生谐波，但会放大电网中的谐波。

6. 电力系统操作：如开关操作、故障清除等，可能导致瞬态谐波的产生。

了解谐波产生的原因有助于采取措施来抑制和管理谐波，例如使用滤波器、改进设备设计、采用无功补偿装置等，以确保电力系统的稳定和设备的高效运行。

2、谐波的抑制方法

谐波的抑制方法主要有以下几种：

1. 电源滤波器：安装在电源输入端，通过电感、电容和电阻等元件组成的滤波网络，吸收和消除特定频率的谐波。

2. 无源滤波器：利用LC（电感和电容）谐振电路，针对特定谐波频率进行抑制，通常用于抑制低次谐波。

3. 有源滤波器：使用电力电子设备（如逆变器）产生与谐波相反的电流，以抵消谐波，适用于抑制高次谐波和动态变化的谐波。

4. 静止无功补偿器（SVC）：通过调节电容器和电抗器的连接方式，补偿系统中的无功功率，间接降低谐波。

5. 动态无功补偿器（D-STATCOM）：基于电压源型逆变器的无功补偿设备，可以快速响应系统变化，有效抑制谐波。

6. 改进设备设计：采用线性电源、改进的电机设计、使用谐波低的电子设备等，从源头上减少谐波的产生。

7. 系统规划和运行：合理配置电力系统，避免谐波的叠加，优化设备的并联和串联方式，以及调整电力系统的运行策略，如避免在特定时间集中启动大功率设备。

8. 法规和标准：遵循国际和国家的谐波管理标准，如IEC 61000-3-2和IEEE 519，确保设备和系统的谐波水平在允许范围内。

通过这些方法的综合应用，可以有效抑制谐波，提高电力系统的电能质量，保护设备，延长使用寿命。

总之，度量谐波电流和电压的大小，以及了解谐波产生的原因和抑制方法，对于保证电力系统的稳定运行和设备的高效使用至关重要。通过合理的设备选择、系统设计和管理，可以有效降低谐波对电力系统的影响。