原创 如何计算电路中的电流谐波量

2020-4-10 15:47 1138 2 3 分类: 模拟
变频器因为采用了二极管/可控硅整流导致电流谐波严重,谐波严重了就得治理。治理电流谐波,首先得知道电路中谐波含量。

典型的变频器输入电流,畸变严重。二个尖峰,如兔子的耳朵,这个波形就得了个“兔子波”的名称
对于这种周期性变化的波形,通过傅立叶级数展开,可以形成一个基波加一系列不同变频/不同幅值的谐波。
知道了一个电流中的基波/谐波成份后,就可以利用有源滤波发生器来产生一个与原谐波频率、幅值相等,但相位相反的电流来“中和”掉电路中的谐波。这个就是“有源滤波”的思路。这也是设计有源滤波器的人要掌握的基本工了。其中设计产生“反相”的谐波的技术比较复杂,得有一大部分电路配合。
但对于我们一般的人,这些基本工也显得太复杂,且学会了也用不上。我们只会遇到:如果电路中有了谐波,我们要选配一个合适的“有源滤波器”接到电路上就可以了。具体这个有源滤波器的功率大小怎么选,是我们普通人要掌握的。
本文就是用来说明怎么选功率的。
表征电路的谐波成分的指标,叫“畸变功率因数”Distortion power factor
具体的算法如下公式/定义,即基波有效值在总的电流有效值中的占比
Irms 表示总电流的有效值,具体的算法是以下公式计算

I1 表示基波电流的有效值。在中国,就是50Hz电流的有效值。
I2,I3,I4……表示谐波电流的有效值。这些谐波值的平方根为记为Ih,即:
THD,英文全称:Total Harmonic Distortaion,从上面的定义可以看出是Ih/I1 即谐波总的有效值与基波电流有效值的比值。

实际使用中,大家不用“畸变功率因数”来表征电路中的谐波含量,而是用THD来表征。
某变频器显示中心,提供了THDi数值,而不提供功率因数值。
在知乎上,有一位朋友用excel计算谐波电流的软件,但没有给出具体的计算方法。我想了好久,终于明白了他的算法。
以其中的一个示例:
例如:某数据中心,变压器的容量为2000kVA,变比为10/0.4 kV。η取值为0.8,THDi取值为35%,采用集中治理方案。注:一个有源滤波模块输出电流200A。 此时滤波器怎么选?
这是怎么得到的呢?

题干中只提及到数据中心,通过查行业的统计数据,知道数据中心的电流畸变率。按表中的推荐值取THDi=0.35
这道题里有二个坑:
1,三相电的电功率计算方法 2,THDi的含义
先说三相电的电功率 变压器变比为10/0.4 kV,这个0.4kV,应是输出线电压。三相电的功率:

这样就可以算出变压器输出任一相的电流(Irms)
η=0.8,则:2000*0.8=1600kVA(输出视在功率)
Irms=1600/(1.732*400)=2309A(输出的总电流)
THDi=0.35代入下式,就得到了功率因数=0.944

算出基波电流=2309*0.944=2179A
根据THD的定义,就可以算出谐波电流:2179*0.35=762.9
这个结果与示例一致,这里写的演算应是该文作者的思路了。
网上也有一个谐波治理的案例,通过电流质量分析仪,可以得到电流中谐波的构成。
治理前后电流波形对比
治理前后的具体指标的变化

治理前后,电流成分分析对比。红圈中主要谐波成份及有效值,治理后此部分基本消失。

作者: zhangyongjun001_402987283, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-1175545.html

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文章评论2条评论)

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zhangyongjun001_402987283 2020-4-14 08:27

T.b.K: 有几张图看不到
重新编辑了。这个网站贴图,就是容易出现这个情况。

T.b.K 2020-4-13 16:22

有几张图看不到
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