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間諧波組及間諧波中心子群的計算方法

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  • 發(fā)布時間:2014/11/6 15:06:39
  • 作者:ly_yinhe

  本文從間諧波定義出發(fā),分析了間諧波的來源,闡述了間諧波組間諧波中心子群的計算方法,并給出了間諧波組及間諧波中心子群的有效值的計算公式。

間諧波的定義

  交流非正弦信號可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。當正弦波分量的頻率與原交流信號的頻率相同時,稱為基波;當正弦波分量的頻率是原交流信號的頻率的整數(shù)倍時,稱為諧波;當正弦波分量的頻率是原交流信號的頻率的非整數(shù)倍時,稱為分數(shù)諧波,也稱分數(shù)次諧波間諧波。

間諧波來源及影響

  間諧波分量的來源主要有兩種:

  • 基波的幅值和/或相位角的變動,例如:逆變器驅(qū)動時;
  • 電力電子回路的開關(guān)頻率與供電頻率不相同步,例如:交流/直流交換電源和功率因數(shù)校正器。
  舉例來說,可能的影響有:

  • 音頻放大器的噪聲;
  • 電動機和發(fā)電機的附加轉(zhuǎn)矩;
  • 不正常的零交叉點檢測,例如:在調(diào)光器中;
  • 感應線圈中的額外噪音;紋波控制裝置的阻塞或正常運行。

間諧波相關(guān)測量

  假設(shè)傅里葉時間窗取200mS,DFT的頻率分辨率為5Hz,得到頻率間隔為5Hz的系列頻率分量Ck+i,k就是頻率分量頻率與基波頻率相除的整數(shù)部分,i為余數(shù)部分,當i=0時,表示該分量為諧波分量,k為諧波次數(shù),當i≠0時,Ck+i表示k次諧波及k+1次諧波之間的間諧波。對于50Hz電力系統(tǒng)而言,i的取值在1~9之間,對于60Hz電力系統(tǒng)而言,i的取值在1~11之間。

  在兩個連續(xù)的諧波分量之間的間諧波分量構(gòu)成一個間諧波組(也稱間諧波群)。這種組合給出了在兩個離散的諧波分量之間所有間諧波分量的總值,當然也包含了諧波分量波動的影響。根據(jù)不同的系統(tǒng)頻率??煞謩e用方程(A.1)(A.2)計算間諧波群的值:

50Hz電力系統(tǒng)間諧波組有效值計算公式

60Hz電力系統(tǒng)間諧波組有效值計算公式

諧波群和間諧波群示意圖

圖1:諧波群和間諧波群示意圖(圖示為50HZ系統(tǒng))

  注:式中ig,n是第n次間諧波組(間諧波群的有效值間諧波群有效值:在兩個連續(xù)諧波頻率之間所有間諧波分量的有效值,見圖1)。介于第n次和第n+1次諧波之間的諧波群的有效值用間諧波群有效值來表示,如:在5次諧波和6次諧波之間的間諧波組表示為5次諧波和6次諧波之間間諧波組有效值。

  如圖2所示,排除間諧波群中與諧波分量緊鄰的間諧波分量,即可得到間諧波中心子群的有效值間諧波中心子群的有效值,間諧波中心子群的有效值由下面的方程來重新組合:

50Hz電力系統(tǒng)間諧波中心子群有效值計算公式

60Hz電力系統(tǒng)間諧波中心子群有效值計算公式 

諧波子群和間諧波中心子群示意例(50HZ)

圖2:諧波子群和間諧波中心子群示意例(50HZ)

  間諧波中心子群的有效值表示第n次諧波與第n+1次諧波之間的間諧波中心子群的有效值(間諧波中心子群的有效值 :在兩個連續(xù)諧波頻率之間、不包括與諧波頻率直接相鄰的頻率分量的全部間諧波的有效值,見圖2;例如,在5次諧波和6次間諧波中心子群表示為5次諧波和6次間諧波中心子群有效值)。

  注:因為非穩(wěn)態(tài)的諧波會在它的旁邊生成邊帶,在所考慮諧波近旁的分量(k=1和9或11)可以表征其幅值和相位角的變化。所以,在給出間諧波中心子群時,要把它們從間諧波群中除去。

  要用諧波測量時所用的方式將間諧波中心子群變平滑。但不要對單個間諧波分量平滑化。


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