谐波抑制与谐波利用探讨

　　目前，虽然各类稳压设备正逐步更新换代，但是仍然没有阻拦住谐波的恣意破坏;相反，随之而来的谐波危害却越来越不可忽视。因此，很有必要对谐波的产生和危害性进行定性分析，以便加深认识，扬弃并举，在抑制谐波危害的同时，充分发挥其有利方面。

　　1谐波的危害

　　谐波的危害要从我国的配电体制谈起。我国一直采用50Hz交流供电制式，在稳压保护的过程中，很少考虑到谐波的危害。这样一来为谐波的产生和延续提供了条件，使得谐波相互作用，一方面损坏电器，另一方面消耗大量电能。表1为50Hz交流供电体制下的正序、负序和零序谐波的分类。

　　表1谐波分类

　　谐波次数2345678910

　　频率(Hz)100150200250300350400450500

　　相序-0+-0+-0+

　　正是由于各种谐波的存在，使50Hz的正弦交流电发生波形畸变，影响了正常的工作。在三相四线供电变压器中，3次整数倍的谐波代数叠加，感应到变压器一次侧，造成线圈过热，同时使中线电流过大，发热，甚至烧坏。在电机运行过程中，谐波使交流电压波形严重失真，烧坏电机。在无功补偿电路中，谐波会形成谐振，烧坏电容柜。在日常生活中，日光灯灯管被烧坏，起辉器无法启动等情况都是由谐波造成的。

　　除了对电路造成危害之外，谐波的存在，也使配电功率因数的提高受到制约。利用电容补偿电路提高功率因数时，不可避免地带来谐波的负面影响。如果谐波次数较高，无功补偿电容很可能被击穿。

　　2谐波的定性分析

　　各次谐波在电路中的作用是不相同的，现对谐波常见的两种作用效果进行定性分析，找出原因，加以抑制。

　　2.1谐波的叠加特性

　　谐波的叠加与相序有关。在同一电路中，有些谐波相互作用时，相互减弱或相互抵消，但是，更多的场合往往相互叠加，使波形发生明显的畸变。例如，仅有3次谐波出现时，波形如图1所示;当3次、5次谐波同时出现时，就会使正弦波明显地发生了变化，如图2所示。

　　图1u1、u3及其叠加波形

　　图2u1、u3、u5及其叠加波形

　　如果继续叠加，正弦波就会发生质的变化。方波可用傅里叶级数展开如下式。

　　ui=4Um[sin2πft+(sin6πft)/3+(sin10πft)/5

　　+…+(sin2kπft)/k〗/π(1)

　　其中，ui为叠加之后的电压，Um为基波振幅，f为基波的频率50Hz，k=1、3、5……为奇数。

　　当然，其它种类的谐波叠加的情况也很多，如锯齿波就含有一系列的偶次谐波(见图3)

　　图3锯齿波波形