关于“谐波干扰”问题的分析

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摘 要：本文主在谐波概念的基础上，结合谐波数学分析，得出了谐波干扰的机理，然后从低通滤波器、带阻滤波器等方面，对消除谐波干扰的方法，进行了简要的研究。

关键词：谐波干扰；滤波器；频率

我们讨论供配电的问题时，把电源电压、电源频率、谐波干扰（波形）作为衡量电源质量的主要要素，而随着高科技产品和弱电产品的大量出现，“谐波干扰”就更提到十分重要的地位。可是，有许多从事供电和用电行业的技术人员，都不太清楚“谐波干扰”的产生机理、危害和如何消除，本文即来回答这些问题。

1 什么是谐波

（1）对于优质的单相供电电压，是一个频率f=50HZ，周期T=0.02s的标准正弦波 如图1：

由图可见：高次谐波的频率越高，幅度越小。（在电子技术课程中，我们用频谱图来分析这种情况）。

将不同频率的正弦波叠加起来，如图4：也就基本接近矩形波了。

若将后面的高次谐波u7：u9：u11；......un叠加上去，当n其波形就完全为矩形波了，而且矩形波的前沿越陡峭，其高次谐波的频率就越高，即n越大，但此时的谐波幅度也会很小，对设备的干扰强度不大， 可忽略不计。

这里就有一个规律：在非正弦周期波中，前沿越陡峭的交流波，其谐波成份就越多。如图5的波形：

其谐波成份就不多。因为它是将正弦波经双向限幅而得到的，其波形前沿不陡峭。如图6：

如图6的尖脉冲（微分脉冲），波形的前沿就很陡峭，谐波成份就十分丰富。

这是因为波形越陡峭， 就越大，或dt很小， 频率就很高，因为频率f ，频率f会很大。

2 谐波的数学分析：

2.1 付里叶级数

3 “谐波干扰”的机理：

对于任何一个无线电设备，接收电信号时都会有一个谐振频率，利用LC并联谐振时，两端电压最大的特点进行选频接收，若在它的谐振频率点上有一个干扰频率（谐波干扰）的信号，也就会接收进来，造成对有用信号的“干扰”。若接收设备为收音机，它产生一种杂音。若为更高级的接收设备，干扰会造成更加严重的不良后果，应坚决予以滤除。若这个干扰频率正好是我们电源频率（50Hz）的谐波，则称为“谐波干扰”。若电源功率很大的话，干扰会很严重，我们一定要设法滤除。

4 滤除“谐波干扰”的方法：

为了消除“谐波干扰”，我们采用多种方法，典型方法有：

4.1 低通滤波器

如图8：

它可以利用电容、电感的阻抗随频率变化的的特点，通低频，阻高频。

4.2 带阻滤波器

如图9：

并联和串联谐振在图一频率点上：使该频率f0的信号通不过去。

4.3 其它方法：

（1）三相整流变压器采用Yd或Dy联接。

（2）增加整流变压器二次侧的相数。

（3）使各台整流变压器二次测互有相角差。

（4）装设分流滤波器，利用LC串联阻抗小的特点。

（5）选用Dyn11联接组三相配电变压器。

（6）减少大容量的非线性用电设备。

以上几种方法的实质是减小低次（如3次）谐波分量。因为低次谐波的强度大，而高次谐波的强度小。减少“谐波干扰”。

参考文献：

[1]王立群，陈健.变频器谐波干扰的分析与对策[J].华东电力， 2013，41（08）：1760-1763.

[2]刘兆银.信息业务楼谐波干扰问题的探讨[J].广播与电视技术， 2013，40（05）：97-99.

[3]史琳芸.浅析变频器谐波干扰及抗干扰措施[J].企业技术开发月刊，2013，32（07）：85-86.

作者简介：鲁义宽（1958-），男，内蒙古准格尔旗人，鄂尔多斯职业学院自动化与信息系副教授，研究方向：供用电。

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