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一种基于d-q变换的基波和谐波检测方案的研究

一种基于d-q变换的基波和谐波检测方案的研究
一种基于d-q变换的基波和谐波检测方案的研究

一种基于d-q变换的基波和谐波检测方案的研究

摘要:微机继电保护是一种检测和保护电网的智能综合装置,它根据所检测的

电网基波或谐波信号而对电网起快速的诊断和保护作用,其中基波和谐波电压的实时的、准确的检测是保护电网的重要环节。本文介绍了d-q坐标变换的基波和n次谐波电压检测的基本原理,在此基础上提出了一种预设d-q转换矩阵频率w的基波或基波的n 次谐波分量检测法。理论分析及仿真结果指出,基于该种预设转换频率w的检测法不会三相电路电压发生畸变而受影响,且检测结果也能实时的反映频率和幅值偏移的变化,验证了该方法的有效性和优越性。

关键词:谐波检测;d-q变换;基波检测;电力系统

A Harmonic Detecting Approach Based on d-q Rotating

Coordination Transformation

Abstract: microcomputer relay is a kind of intelligent devices used for detecting and protecting power system. Whenever, it quickly calculate whether the power system is wrong or not on the basis of the fundamental and harmonics detected from power system, And according to the calculating results to obviate the troubles, among them, the fundamental and harmonics acquired accurately in time is the most important part of the power system protection process. The basic principle of d-q fundamental and harmonics voltage detection is presented and on this basis a fundamental and harmonics detection method of presumption the transformation frequency w is put forward. The results of the theoretical analysis and MATLAB simulation indicate that the d-q method in this paper can precisely detect the voltage and frequency change of the power system in time, whether the distortion voltage or not in three-phase power system .

Key words:Harmonics detection; d-q transformation; Fundamental detection;Power system

1.引言

电力系统发生故障时,信号中不仅含有工频分量,而且含有多种频率成分的谐波分量和非周期分量。而目前绝大多数的微型机继电保护原理都是建立在反映基波或者基波某些整数倍频的谐波分量的基础之上,如变压器保护中用来识别励磁涌流的二次谐波分量法,发电机定子绕组接地保护中接地故障的三次谐波法,三相短路保护的基波法等[6][7],因此从故障电气量中提取出基波和基于基波的某一次整数倍频谐波就尤为关键,传统的提取方法是采用FFT(快速傅立叶变换)和DFT(离散傅立叶变换)法,但这些算法不具备滤除非周期分量的能力,而且还有一个周期的延时[2],并且要得到所测量的信号需要两次变换,计算量大,实时性不好[4][5]。基于自适应滤波的检测方法有较好的检测精度,但是响应速度慢。而基于瞬时无功功率理论的实时检测方法则很好的解决了这一问题,该方法可使电网中实际电压的畸变不会影响检测精度,而且具有快速的动态响应速度。

本文在d-q 坐标变换检测法的基础上,提出一种新的d-q 坐标变换检测方法,通过预选设定 d-q 变换矩阵的频率,从而不要锁相环的电路即能准确检测出负荷电流的基频分量。该方法完全实现了d-q 检测的优点,不受电压畸变影响,并能应用于具有不对称负荷的情况,最后用MA TLAB/SIMULINK 对改进d-q 法的检测性能作了动态仿真分析,结果表明了该方法能很好的从电网中检测出该电网的基波或者n 次谐波。电压检测精度将不会因实际三相电路发生畸变而受影响

2. d-q 变换检测法检测谐波的原理

d-q 坐标变换检测法是在d-q-0坐标变换的理论基础上简化而来,其实质是通过park 变换将abc 坐标系下的三相电压转换到d-q-0坐标系下[1],从而有利于提取电压基波或n 次谐波的正序分量。设三相输入电源电压中含有正序,负序和零序谐波分量,零序分量经park 变换后其值为0,对结果没有影响,故在此不予考虑,假设负荷电压包含有各次谐波分量,其表达

式为:

112211221122sin()sin()]

22sin()sin()]33

22sin()sin()]33

a n n n n

b n n n n

c n n n n U U nwt U nwt U U nwt U nwt U U nwt U nwt ??ππ??ππ??=+++=+-++-=+++++ (1) 式中1n U 、1n ?分别为各次正序电流的有效值和初相角,2n U 、2n ?分别为各次负序电流的有效值和初相角,w 为频率,式中的下标“1”表示正序,下标“2”表示负序,下标“n ”表示基波的n 次谐波。

对式(1)进行d-q-0变换,可得到

0111222222cos cos()cos()33322sin sin()sin()33a a dq b b c c U U U mwt mwt mwt U Q U U U mwt mwt mwt ππππ????????????????=-+=??????????????????----+????

1122112200sin[()]sin[()]cos[()]cos[()]n n n

n n n n n U n m wt U n m wt U n m wt U n m wt ????????????-++++????????--+-++????

(2) 从式(2)中发现,0-d-q 变换将第n 次正序分量变换成0-d-q 坐标下的第n-m 次分量;将第n 次负序分量变换成0-d-q 坐标系下的第n+m 次分量;当n=m 时,只有n 次正序分量在0-d-q 坐标系下转换成d 轴、q 轴上的2个直流分量。0轴分量为0,因此可将变换矩阵Q 写为

22cos cos()cos()233223sin sin()sin()33mwt mwt mwt Q mwt mwt mwt ππππ??-

+??=????----+???? (3)

1cos sin 22cos()sin()3322cos()sin()33mwt mwt Q mwt mwt mwt mwt ππππ-????-????=---??????+-+????

(4) dq abc U Q U = (5)

将Q 矩阵进行d-q 坐标变换后得d 、q 轴分量,通过低通滤波器去交流分量(如1图所示),剩下的即是n 次正序分量转换到d 轴、q 轴上的直流分量,将所得到的直流分量进行 d-q 反变换,就可以得到abc 三相的n 次正序分量U an 、U bn 、U cn (Q -1如上式(4)所示) 。

_1abc dq U Q U -= (6)

am

bm

cm

图1 基波和任意次谐波电压检测原理图

_11_11sin cos d n n n n q U U U U ????????=????-??????

1_111_1sin()2sin()32sin()3an d bn n q cn nwt U U U Q U nwt U U nwt ?π?π?-????+????????????==+-????????????????

??++???? (7) 式中的U 1n 第一个下标“1”表示正序,第二个下标“n ”表示基波的n 次谐波。

3.预设d-q 变换矩阵频率实现谐波电流检测

从上述原理中可以看出,d-q 坐标变换检测基波或谐波分量需要确定d-q 变换矩阵Q 和Q -1中的元素w ,在电路中一般采用PLL (锁相环)电路通过电源电压a u 产生与其同步的正弦和余弦信号,这样虽能得到三相电流的基频和初相角,但是却往往会受到信号的影响而精度有所降低。本文通过预设d-q 变换矩阵中的频率w 来实现基波电流的检测。在实际电力系统中,基波电压电流的频率是50HZ ,基波的 n 次谐波分量是50nHZ,通过预设基波频率50HZ ,或基波的 n 次谐波分量50nHZ, 则电压电流检测出的基波实际上也是50HZ ,或基波的n 次谐波分量检测出的分量也是50nHZ ,因此对于基波可以直接确定矩阵Q 的2w f π= =314,同样也设矩阵1Q -的w 等于314,对于n 次谐波分量则 314w n

=

(n=1,2,3…),对于电流正序初相角,设为任意1?,可以看出当谐波电流的初相角1?变化时,不影响基波电压电流或n 次谐波分量的检测。

4.频率偏移的影响

实际的电网频率可能会出现波动,其基波频率可能不是恒为50HZ ,而是有些偏离,或者在离散变换过程中,电流信号每周期采样数与正弦表序列数不相同[1]。假设在检测基波时固定频率w 为314,而实际电网中电压在某些时段频率1w 为49.6HZ ,依照理论分析,则式(8)所的的直流分量实际上是频率为0.4HZ 的波动交流分量。而低通滤波器的范围一般在5~30HZ ,所以该交流分量可以不被滤掉,将该交流分量经过式(6)反变换仍可得到频率为49.6HZ 的电网基波,可见电网的基波测量并不受影响。同理。其他基波n 次谐波分量测量也不会受影响。

_111_111sin[()]cos[()]d n n n n q U U w w U w w U ????-+????=????--+??????

(8) 5.低通滤波器的选择

常用的LPF 有巴特沃斯(Butterworth )、切比雪夫(Chebychev )和椭圆(Elliptic )滤波器等。本文利用Matlab 仿真软件对四种LPF 进行了比较,滤波器的采样频率设为600HZ ,阶数设为2,截止频率设为20Hz 。图3为四种滤波器的伯德图。巴特沃斯LPF 具有对直流分量无衰减,具有单调下降的幅频特性,综合考虑,本文中采用二阶Butterworth

低通滤波器

图2 四种低通滤波器的bode 图

本文中滤波器需要滤除的分量的频率高于50HZ ,故LPF 的截止频率取小于50HZ ,从图3中可以看到f c 大于10HZ 时,幅值在50HZ 处不为零;f c 在大于等于30HZ 时,幅值在100HZ 处不为零。兼顾滤波器的响应速度,故当用d-q 变换法提取三相电压的基波时,f c 取值为20HZ 较好,而用d-q 法提取基波的3次或3次以上谐波分量时,f c 取值为10HZ 较好。

图3.截止频率分别为5HZ,10HZ,20HZ,30HZ时的Butterworth波德图

6.仿真分析

将上述实现方法用仿真软件matlab 6.5建模仿真分析,设待检测的三相电压中含有幅值为380V的基波以及幅值为基波幅值5%的三次谐波和幅值为基波幅值3%的五次谐波,基波频率为工频50HZ,,三相线路传输参数如下。阻抗系数为0.01273~0.3864ohms/km,感抗系数为0.9337e-3~4.1264e-3H/km,容抗系数为12.74e-9~97.751e-9F/km,传输线路长为300km,传输线路末端所带有300w的有用功负载及100 var的感性无用功和50 var的容性无用功负载。图4为待侧的三相电压,图5为d-q 变换检测电压基波的仿真结果。图6中,用d-q变换法所得的基波信号跟踪实际基波信号,从中可以看出,一个周期后(约0.02s)就能快速的跟踪上实际基波的信号。图7为图6中的跟踪信号与被跟踪信号的差值,从中也可以看到约0.02s后,两信号差值几乎为零,几乎达到同步跟踪。图8中,基波信号在0.05s至0.07s 间幅值发生突变,突变信号的斜率为15pu/s,可以发现约0.02s后,检测信号也能快速的跟踪上该突变信号。图9为突变信号与检测信号间的误差从中也可以看到约0.02s后,两信号差值几乎为零。图10中给出了低通滤波器截止频率分别为5HZ和10HZ的仿真波形,从中可以看出采用5HZ的截止频率可以较好的获得三次谐波的波形,但是需要超过三个周期的时间才能跟踪上待测三次谐波信号的变化,反应过程比较慢,这说明f c取的太小,应该增大f c,10HZ的截止频率只需要约一个周期就能快速的跟踪待测的三次谐波信号,且失真现象很小。图11中给出了低通滤波器截止频率分别为10HZ和20HZ的仿真波形,从中可以看出采用20HZ 的截止频率获得的三次谐波的波形动态响应速度较快,但是明显的出现了较大的失真,影响了检测的精度,这说明f c取值太大了,应该减小f c。限于篇幅,对于5次谐波将不再画出波形。

图4.待测的三相电压图5.d-q变换检测三相电压基波的仿真结果

图6. 基波信号的跟踪图7.基波检测信号与实际信号误差

图8. 基波突变信号跟踪图9基波突变信号跟踪误差分析

图10.f c为别10HZ和5HZ三次谐波的检测图11.f c为别10HZ和20HZ三次谐波的检测

7.结论

本文介绍的预设d-q转换矩阵频率w的基波或基波的n 次谐波分量检测法,即将基波或n次谐波变换到d-q坐标系下,经低通滤波器后获得直流分量,再反变换到abc坐标系下即可得到待测信号的基波或n次谐波正序分量。该方法能很好的从电网中检测出该电网的基波或者n次谐波。电压检测精度将不会因实际三相电路发生畸变而受影响,检测结果也能及时反映频率和幅值偏移的变化。

参考文献:

1.戴列峰,蒋平,田大强.无锁相环环d-q谐波电流检测法的实现[J].电网技术.2003,27(8):46-49

2.许德志,刘跃,杨勇.一种改进型三相畸变电流检测法的仿真研究[J].电测与仪表,2005,

479(42)5-8

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4.胡海兵,祁才君,吕征宇.一种基于非同步采样的FFT算法[J].中国电机工程学报,2004,24(12):13-17

5.庞浩,李东霞,俎云霄等.应用FFT 进行电力系统谐波分析的改进算法[J].中国电机工程学报,2003,23(6):50-54.

6.侯世英、吕厚余等.基于MATLAB的谐波电流检测方法的建模与仿真[J].计算机仿真,2005.12(12):194-207

6.张举.微型机继电保护原理[M].中国水利水电出版社,2004.7

7.刘万顺.电力系统故障分析[M]。中国电力出版社,1998.11

作者简介:

郭志刚,男,硕士研究生,研究方向为矿用电网智能保护装置的研究.

钱强,男,副教授,高级工程师,研究方向为自动化仪表检测与控制的应用.

刘邹,男,硕士研究生,研究方向为仪表检测与自动化装置

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电能质量测试报告

电能质量测试测试报告 测试人员:xxx 报告撰写:xxx 批准:xxx 单位:xxx 2013年3月

目次 1 测试概况 (3) 2 测试依据 (3) 3 测试仪器 (5) 4 测试参数 (7) 5 测试现场接线图 (7) 6 . 4AA12出线测试结果及其分析 (8) 6.1 4AA12出线电压水平 (8) 6.1.1出线电压有效值 (8) 6.1.2出线电压偏差 (8) 6.1.3出线电压有效值变化趋势 (9) 6.1.4分析结论 (10) 6.2 电压总畸变率 (10) 6.3 电压不平衡度 (12) 6.4 电压闪变 (13) 7、3AA16出线测试结果及其分析 (13) 7.1 3AA16出线电压水平 (13) 7.1.1出线电压有效值 (13) 7.1.2 出线电压偏差 (14) 7.1.3出线电压有效值变化趋势 (14) 7.1.4分析结论 (15) 7.2 电压总畸变率 (15) 7.3 电压不平衡度 (17) 7.4电压闪变 (17) 8 测试结论 (18)

1 测试概况 xxx有两台UPS电源,主要用于给BCS医疗系统供电。该UPS由泰高系统有限公司提供,型号为:RSOAVR 60KVA/380V 在线式,每个电源柜中装载29块(阳光)电池,使用至今电池未发现漏液现象。 近期以来,晚上开启日用灯后,该UPS电源柜偶尔会发生异常报警(三声报警,无信息提示),具体原因不详。为了分析该报警是否与谐波污染有关系,该公司拟对UPS电源380V母线及出线的谐波水平进行测试。 应xxx公司要求,2016年xx月xx日至xx月xx日,xxxxxx有限公司对xxxx有限公司两台UPS供电设备出口母线进行了一次谐波测试。 2 测试依据 该项测试依据GB/T14549-93电能质量公用电网谐波国家标准进行。 GB/T14549-93各级电压等级谐波限值规定如下表1, 公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流允许值见表2。 ???????? 表1:公用电网谐波电压(相电压)限值

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高压直流换流站交流侧谐波测试方案

高压直流输电(HVDC,HighVoltageDirectCurrent)技术相比于常规交流输电方式拥有众多的优点,因为直流电不产生振荡,没有感抗,传输过程中电能损失小,适用于远距离或超远距离输电,比交流输电更为经济,在我国已经得到了广泛的应用,宁东—山东、锦屏—苏南、三峡—上海、向家坝—上海、葛洲坝—上海直流输电工程都已投入使用,大大促进了资源节约型、环境友好型社会的建设。 高压直流换流站是高压直流输电系统的核心,其交流侧谐波的测试对整个电力系统的谐波研究非常重要,本文讲述高压直流换流站交流侧谐波测试的整体解决方案,供大家参考。 一、高压直流换流站简介 高压直流换流站是实现直流输电工程中直流和交流相互能量转换的枢纽。高压直流换流站一侧接入交流系统,另一侧与直流电力传输网络相联,按运行方式可分为整流站和逆变站。整流站将交流电力变换为直流电力,逆变站将直流电力变换为交流电力。通过改变换流站内换流器的触发关断,可实现换流器的整流或逆变运行方式,因此换流站既可作为整流站运行,又可作为逆变站运行。 二、高压直流换流站交流侧谐波的产生 高压直流换流站换流器中的晶闸管按照一定规律随时间通断,它是一种非线性的电力电子元件,即使当交流侧为标准正弦供电电压时,换流器也将产生大量的特征谐波电流注入系统,从而引起电压畸变,同时,由于交流三相系统可能存在的不对称性,还会使系统含有大量非特征谐波。 高压直流换流站的电力系统谐波不仅会增加电网损耗,加剧设备的热应力,降低设备寿命,干扰通信、计量、保护和控制装置的正常工作,严重时还会在无功补偿电容器组与系统问引起谐振或谐波电流的放大,扰乱系统的正常运行、引发系统故障和事故。 三、高压直流换流站交流侧谐波测试方案 高压直流换流站作为电力系统的一个谐波源,由于其输电容量巨大,在电力系统中的重要性非常高,因此对高压直流换流站交流侧谐波进行精确测量、科学分析尤为重要,是设计高压直流换流站中电力滤波器的研究基础。 目前市面上的谐波检测设备,大多按照电力系统谐波分析、电能质量分析需要进行设计,遵循国家标准《GB/T 17628.7电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则(IEC 61000-4-7)》相关技术要求,用于测量叠加50Hz/60Hz电力系统基波上,频率为9kHz以下的谐波和谐间波。如《DL/T 1028-2006 电能质量测试分析仪检定规程》对电网谐波分析仪进行检定的最高谐波次数为50次。大部分电力系统谐波分析仪的最高谐波阶数为40或50,可以满足电力系统谐波分析的一般需要。

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谐波测试报告

谐波测试评估报告一、谐波测试(只测量了AC相) 图一:电压谐波总畸变率曲线 图二:谐波电流频谱图

监测时间: 参数 A相C相 限值95%值结论95%值结论 基波电压(kV)10.512 ------ 10.502 ------ ------- 2至25次谐波电压含有率(%)2 0.03454 合格0.01092 合格 1.60 3 0.19926 合格0.15543 合格 3.20 4 0.03408 合格0.00670 合格 1.60 5 0.16759 合格0.17845 合格 3.20 6 0.02714 合格0.00746 合格 1.60 7 0.25205 合格0.24453 合格 3.20 8 0.03559 合格0.01170 合格 1.60 9 0.05251 合格0.04012 合格 3.20 10 0.03198 合格0.01110 合格 1.60 11 0.25849 合格0.23378 合格 3.20 12 0.03327 合格0.00933 合格 1.60 13 0.16225 合格0.16792 合格 3.20 14 0.02927 合格0.01277 合格 1.60 15 0.06167 合格0.03726 合格 3.20 16 0.02944 合格0.00777 合格 1.60 17 0.46499 合格0.49567 合格 3.20 18 0.02481 合格0.00602 合格 1.60 19 0.70382 合格0.82298 合格 3.20 20 0.02479 合格0.00736 合格 1.60 21 0.04745 合格0.02988 合格 3.20 22 0.02127 合格0.00644 合格 1.60 23 0.06317 合格0.08257 合格 3.20 24 0.02202 合格0.00853 合格 1.60 25 0.06950 合格0.07423 合格 3.20 电压总畸变率(%)0.95432 合格 1.04190 合格 4.00 短时间闪变(l)0.21041 ------ 0.07000 ------ ------ 长时间闪变(l)0.25475 合格0.09240 合格 1.00 三、频率及电压不平衡率评估 监测时间 参数最大值平均值最小值95%值限值结论频率(Hz)50.048 50.003 49.961 ±0.032 ±0.20 合格负序电压不平衡度(%)100.000 0.14991 0.01000 0.11000 2.00 合格

基频 谐波

基波的定义是指工频的波形,是供电系统中正常供电的电压、电流波形。例如,50Hz的基波电流,表示,电流波形的频率为50个周波/秒,换言之,基波的每个周波的时间是20毫秒。 而谐波的定义是电力系统中之电压或电流讯号,除基频(50/60Hz)外之交流、周期性成份,皆称为谐波,因此,2次谐波,其频率为基波的2倍,即100Hz. 一般来说,电流系统中很少见到2次谐波,除了钢铁厂的电弧炉可能产生2次、4次等偶次谐波外,其他的负荷倒是比较少见。 基频 fundamental frequency 定义:将非正弦周期信号按傅里叶级数展开时,原信号的频率 自由振荡系统的最低振荡频率 复合波中的最低频率 〖fundamental〗∶复合振动或波形(如声波)的谐波成分,它具有最低频率,且通常具有最大振幅——亦称“基谐波” 射频和基频的区别是什么 射频和基频是扯不到一坨的两个东西:射频指的是中高频的一个频率范围,是相对于频率高低来 说的;基频是指的研究对象的固有频率,是相对于高次谐波来说的 什么是信号的基频和谐频? 在图像怎么看?用matlab怎么求?它们的意义是什么?谢谢 一般信号(除了纯粹正弦波外)都可以分解为基波和谐波,或者把它看成是由基波和谐波组成的。具体可以参考数学里的傅立叶分析。比如一个50赫的三角波,它的基频是50赫,100,150,200赫等频率成分是它的谐频。 在matlab里有个fft函数,直接求出信号的基波和谐波。 什么是谐波啊,频谱分析的主要作用是什么? 一个非正弦的信号由一个正弦的基频信号和基频整数倍的正弦信号组成,把非基波的这些信号称做谐波。 由于波形不同,基频信号和各谐波的分量是不同的,频谱分析就是对这些分量的幅度和频率特性的描述。如在频谱分析仪上可看到一跟根不同高度不同频率的谱线。 什么叫谐波信号

电力系统谐波检测方法综述

综述 2019年第9期 1电力系统谐波检测方法综述 陈和洋1,3 吴文宣2 郑文迪1 晁武杰3 唐志军3 (1. 福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108; 2. 国网福建省电力有限公司,福州 350003; 3. 国网福建省电力有限公司电力科学研究院,福州 350007) 摘要 电力系统谐波检测为谐波治理提供了方向,同时也是谐波监测系统的核心。本文首先 阐述了电力系统谐波的诸多危害;其次对一些传统检测方法和近期新方法展开讨论和分析,比如瞬时无功功率法、快速傅里叶变换法、小波变换法、希尔伯特-黄变换法等;最后阐述了将来谐波检测领域的发展趋势。 关键词:谐波检测;瞬时无功功率;快速傅里叶变换;小波变换;希尔伯特-黄变换;人工神 经网络;复合检测 Reviews of power system harmonic measurement methods Chen Heyang 1,3 Wu Wenxuan 2 Zheng Wendi 1 Chao Wujie 3 Tang Zhijun 3 (1. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108; 2. State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd, Fuzhou 350003; 3. Electric Power Reserch Institute of State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd, Fuzhou 350007) Abstract Power system harmonic detection provides the direction for harmonic control and is also the core of the harmonic monitoring system. This paper first expounds the many hazards of power system harmonics, and then discusses and analyzes some traditional detection methods and recent new methods, such as: instantaneous reactive power method, fast Fourier transform method, wavelet transform method, Hilbert-Hang transformation method, etc., finally pointed out the future development trend and personal outlook in the field of harmonic detection. Keywords :harmonic detection; instantaneous reactive power; fast Fourier transform (FFT); wavelet transform; Hilbert-Huang transform (HHT); artificial neural network (ANN); composite detection 100多年来,随着电力系统的不断发展,以非化石能源为主的新一代电力系统格局已经产生,将来清洁能源和可再生能源将占有很大的比重。在此背景下,电力电子元器件的大量使用导致电力系统不可避免地受到谐波的污染。电力系统中的谐波分量过大将造成诸多危害:①使电能利用率降低,电力系统设备产生附加能耗,同时增加了电气应力,影响设备安全稳定运行[1];②大量分布式电源在公共连接点(point of common coupling, PCC )集中被 接入,可能放大电网的谐波振荡;③在柔性直流输 电运行过程中,直流场持续的谐波扰动可能引发一 系列不稳定现象,从而影响系统的安全稳定运行; ④谐波还可能使得保护误动作,测量装置产生误差,甚至可能会对通信线路产生干扰,影响通信效果。 针对谐波产生的种种危害,我国在20世纪90年代就已经开展了谐波治理的相关研究,并制定了《电能质量:公用电网谐波》(GB/T 14549—93)国家标准对公共电网谐波允许值进行了限制。此后对电力系统进行谐波治理,改善电能质量成为一项持续而长久的工作。有源电力滤波器(active power filter, APF )是一种能够动态抑制谐波、全面改善电能质量的电力电子装置,谐波电流的精确、实时检测直接影响其动态抑制的效果。 对谐波信号进行高精度、实时地检测是谐波治 福建省自然基金项目(2017J01480) 国网福建省电力有限公司科技项目(52130416001P )

S参数和谐波平衡仿真分析 实验报告

实验报告 课程名称: ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称: S参数和谐波平衡仿真分析 学院:工学院 专业班级:11信息工程 姓名: 学号:1195111016 指导教师:唐加能 预习报告

一、实验目的 本节实验课程将通过给出一个放大器S参数仿真历程的原理图与谐波平衡仿真历程的原理图,并将其电路通过仿真来实现,从而帮助大家对这两种模型有进一步的理解与认识。 二、实验仪器 PC,ADS仿真软件 三、实验原理 S参数仿真中各项需要用到的模型介绍 (1)放大器模型Motorola_PA S参数仿真原理图SP1.dsn中的放大器是一个电路模型。Motorola_PA是这个电路模型的符号。 图1 Motorola_PA 电路模型 Motorola_PA符号有子电路,它的特性是由子电路来决定,查看子电路的具体步骤如下:在原理同SP1.dsn中,单击按钮,再单击Motorola_PA电路模型。 其中的Motorola_Mosfet_Model也有子电路,可以通过相同方法进入查看。 图2 Motorola_Mosfet_Model电路模型 (2)终端负载Term

在S参数仿真中,各个端口都要加载终端负载Term。 (在本次S参数仿真中,电路输入端口没有加源,而在输入端口采用终端负载Term。) 图3 Term电路模型 (3)直流电压源 在SP1.dsn原理图中,有两个直流电压源V_DC,他们给放大电路提供静态工作点。 图4 直流电压源的电路模型 (4)S参数仿真控制器 SP1,.dsn原理图中,S参数的仿真控制器S-PARAMETERS用于设置所用到的参数,双击可以进入设置界面 图5 仿真控制器的电路模型

谐波的定义及测试方法

供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics )或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量,使电网受到“污染”。 目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK 系列示波器(可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析),测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G (失真仪)和TEK 系列示波器(可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析)。 使用下面的方法计算信号的THD : () ++++++=272625242322211A A A A A A A THD 其中A 1是幅频特性中基波的幅值,而A 2 、A 3、A 4、A 5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。选取不同数量的谐波分量,可以计算出对应的THD 值。 采用WAVESTAR 软件进行分析可以得到完整谐波分析数据,下图为分析得出的柱型图,从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善: Harmonic magnitude as a % of the fundamental amplitude 0.0%0.7% 1.5% 2.2% 3.0% 3.7% 4.4% 5.2% 5.9% 6.6% 7.4% 8.1% Voltage: Current: Ch 1 # Harmonics: 20 Type: Current Magnitude

波峰因数定义为交流信号峰值与有效值之比(峰均比),典型的波峰因数是: 正弦波: 1.414;方波: 1;25%的占空比的脉冲:2 。 波峰因数(CREST FACTOR )的概念在UPS 行业是用来衡量UPS 带非线性负载的能力,对线性负载(R LOAD )而言,正弦波电流峰值Ipeak 与均方根值Irms 之比为1.414:1;在非线性负载(RCD LOAD )时,波峰因数则被认定为:在相同的有功功率条件下,非线性负载的电流峰值与非线性负载电流均方根值之比。 实际测试波形参考如下: 计算公式参考如下: rms peak factor Crest I I = Γ-

谐波测试分析报告参考样本

测试报告委托单位: 检测项目: 谐波测试 报告日期: 温州清华电子工程有限公司测试组 送: 目录 一、测试目的 (2) 二、测试依据 (2) 三、测试内容 (3) 四、测试信号与接线方式 (3) 采样信号 (4) 测试工况 (4) 接线方式 (4) 测试时间 (4) 五、测试结果 (5) 六、结论 (8)

附件测试数据 一、测试目的 XXXXXXX 一家工程用塑料管材制造商,是国内从事 PP-R 管道的龙头企业,目前35KV 变电所共有 3 台主变,1#,2#主变容量为 1250KVA,采用并联运行方式,3 #主变容量为1600KVA,分别供挤出,注塑,波纹管,破碎造粒车间的供电,而大部分的电机都采用直流调速,工作时不同程度的产生谐波注入 35KV 母线,故通过对伟星新型建材有限公司三台主变 0.4KV 侧的谐波测试,了解该变低压母线上的谐波情况,来评估 0.4KV 级别电源的电能质量是否符合国标《GB14549-93 电能质量公用电网谐波》。 二、测试依据 綷◆●? GB14549-93《电能质量公用电网谐波》 表 1 公用电网谐波电压(相电压)限值 电网标称电压电压总谐波畸变各次谐波电压含有率% KV 率% 奇次偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 10 4.0 3.2 1.6 35 66

3.0 2.4 1.2 110 2.0 1.6 0.8 表 2 1250KVA0.4KV 公用电网谐波电流限值 谐波次数 5 7 11 13 23 25 允许值129 91 58 50 29 25 表 3 1600KVA0.4KV 公用电网谐波电流限值 谐波次数 5 7 11 13 23 25 允许值165 118 75 64 37 32 谐波电流允许值计算见 GB14549-93 中公司(B1),其中变压器 1600KVA,短路容量为 26.7MVA, 1250KVA,短路容量为 20.8MVA。 綷◆●? GB/T 12326-2000 《电能质量电压波动和闪变》 电力系统公共连接点,由波动负荷产生的电压变动限值和变动频度、电压等 级有关,如表 3。 表 4 电压变动限值 频度 r,h-1 电压变动限值d,% LV、MV HV r≤1 4 3 1

基波和谐波

什么是谐波? "谐波"一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来,由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛,谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议,不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波,称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量,使电网受到“污染”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制,其频率范围一般为2≤n≤40 一、1. 何为谐波? 在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、1 4,6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为lOOHz,3次谐波则是150Hz。一般地讲,奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中,由于对称关系,偶次谐波已经被消除了,只有奇次谐波存在。对于三相整流负载,出现的谐波电流是6n±1次谐波,例如5、7,11、13、17、19等,变频器主要产生5、7次谐波。 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析 方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。 到了50年代和60年代,由于高压直流输电技术的发展,发表了有关变流器引起电力系统谐波问

用示波器对LED谐波初步测试方法

1.谐波标准简要 随着开关电源类电子产品的应用普及,国际电工委员会制定了IEC61000-3-2、欧盟制定了EN60555-2 和我国制定了等法规,对用电设备的电压、电流波形失真作出了具体限制和规定。目前这些法规也适用于LED 灯具及LED 驱动电源。对于输入有功功率大于25W 的LED 照明灯具,谐波电流不应超过表1 限值。 表1. C 类设备的限值 对于输入有功功率不大于25W 的LED 照明灯具,规定符合如下的其中一项: a.谐波电流不应超过表 2 的第 2 栏中与功率相关的限值; 表2 D类设备的限制 用基波电流百分数表示的 3 次谐波电流不应超过86%,5 次谐波不超过61%;而且,假设基波电压过零点为0°,输入电流波形应是60°或之前开始流通,65°或之前有最后一个峰值(如果在半个周期内有几个峰值),在90°前不应停止流通。2.标准LED电源选择 看清电源规格中的谐波标准与分类 图中标准为IEC61000-3-2,分类为A.此种是不符合LED应用标准. 图中标准为IEC61000-3-2,分类为C.此种是不符合LED应用标准,但要注意应用时,负载功率需要大于额定负载60%. 3.产品初步测试方法 示波器要求:有FFT 数学计算模式(快速傅立叶变换) 本例示波器型号:TDS2012C;电源恒压,负载100%灯带. 1.测试出输入电流波形时域(YT) 信号:在电压输入端串5Ω电阻,探头分别接电阻两端, 设置通道耦合为AC,按自动设置(Auto Set)进行自动测试,后调整水平标度,使波形在屏幕上稳定显示一个周期波形,以下图. 2.使用FFT 数学计算模式将时域(YT) 信号转换为它的频率分量(频谱);按示波器 Math 键,操作选择FFT,信源选择当前通道,窗口选择Flattop(各窗口显示特性) 设置好后示波器显示如下图 3.精确读取测试数据:调整水平标度,水平位置,FFT缩放将放大波形显示,后用光标测量精确数据.下图为:基波50HZ与3次谐波150HZ的数据, 下图为:基波50HZ与5次谐波250HZ的数据, 下图为:基波50HZ与7次谐波350HZ的数据, 下图为:基波50HZ与9次谐波450HZ的数据,

一文教你读懂谐波测量方法

一文教你读懂谐波测量方法 来源:仪商网 在很多人认识里,只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析,其实采用非同步采样同样能进行谐波分析,而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式,支持同步和非同步的谐波分析,将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单,结合实例讨论三种谐波模式的使用。 谐波测量基本原理 目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换,将时域的离散信号进行傅里叶级数展开,得到离散的频谱,从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线,计算得出谐波各项参数。 在实际实现时,由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”,采样频率不为基波的整数倍时,部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上,需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。 同步采样法 顾名思义,就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍,如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率,采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现,需要实时调

整采样频率,频率的锁定需要时间,受限于滤波器及相关器件,很难做到很宽的频域,也很难保证频谱特别丰富时的准确性。 频率重心法 使用足够高的采样频率(一般大于4倍基波频率)即可满足直接对信号进行采样,将信号的频谱间隔拉开,并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换,降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性,通过频谱的谱峰和次谱峰,找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响,对各次谐波使用重心法,还得到一个偏离系数,使用该系数配合窗函数功率谱,可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此,非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性,该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小;而且截断造成的泄漏也不能太大,否则产生的假频率叠加到真实频谱里,导致结果误差更大。 简单对比 基于以上实现原理可知,同步采样法精度取决于PLL的准确度,而后期计算简单。PLL 中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限,因此在基波频率较高时,同步采样法一般无法支持;同样是滤波器原因,无法很好滤除低偶次谐波,所以低偶次谐波幅值较大时,PLL 就无法同步基波采样,谐波分析结果也就完全错误。 频率重心法不需要额外滤波器,采样器件可工作在支持的最高采样频率,使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围,而为了消除泄漏的影响,需要使用更多的数据进行傅里叶变换。所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的计算量。另外,重心法需要使用至少两根谱线,而且受窗函数主瓣宽度限制,频率重心法所能支持的频率下限只能达到频率分辨率的三倍以上。由于频率重心法没有反馈过程,不依赖于信号,模拟电路实现简单,理论上只要采样率和使用的数据点足够,就能得到正确的结果。 特别地,因为同步采样需要硬件电路,受限与成本与体积,大部分测量仪器只支持一到两个PLL源,而频率重心法无此限制,甚至可任意定义基波源(对应于PLL源,用于确定基波)。 应用实例

谐波分析方法对比

谐波分析方法对比 随着用电设备的多样化和复杂化,线路中谐波的成分也变得越来越丰富,谐波污染的治理问题也变得越来越棘手,许多仪器也相应推出了谐波测量功能,我们该如何区分这些谐波的测量方法并正确地使用他们进行谐波测量呢?本文将进行“深究”。 在很多人认识里,只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析,其实采用非同步采样同样能进行谐波分析,而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式,支持同步和非同步的谐波分析,将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单,结合实例讨论三种谐波模式的使用。 谐波测量基本原理 目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换,将时域的离散信号进行傅里叶级数展开,得到离散的频谱,从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线,计算得出谐波各项参数。 在实际实现时,由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”,采样频率不为基波的整数倍时,部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上,需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。 同步采样法 顾名思义,就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍,如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率,采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现,需要实时调整采样频率,频率的锁定需要时间,受限于滤波器及相关器件,很难做到很宽的频域,也很难保证频谱特别丰富时的准确性。 频率重心法 使用足够高的采样频率(一般大于4倍基波频率)即可满足直接对信号进行采样,将信号的频谱间隔拉开,并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换,降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性,通过频谱的谱峰和次谱峰,找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响,对各次谐波使用重心法,还得到一个偏离系数,使用该系数配合窗函数功率谱,可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此,非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性,该法

频谱分析仪测量谐波的方法

频谱分析仪测量谐波的方法 嘉兆科技 无线电工程应用不仅要对射频信号的谐波进行测量,有时还要确定音频信号的总谐波失真(THD)。射频信号可能是已调信号或连续波信号。这些信号可以由有漂移的压控振荡器(VCO)或稳定的锁相振荡器或合成器产生。现代频谱分析仪能利用本文中所述方法来进行这些测量。本文还将讨论如何断定在分析设备或被测器件(DUT)中是否产生谐波、对不同类型信号的最佳测量方法以及对数平均、电压单位和均方根值(ms)计算的利用。 我们这里所处理的所有信号均假定为周期信号,亦即它们的电压随时间的变化特性是重复的。傅里叶变换分析可以将任何重复信号表示为若干正弦波之和。按一定目的产生的频率最低的正弦波称为基频信号。其它正弦波则称为谐波信号。可以利用频谱分析仪来测量基频信号及其谐波信号的幅度。 谐波常常是人们不希望存在的。在无线电发射机中,它们可能干扰射频频谱的其它用户。例如,在外差接收机的本振(LO)中,谐波可能产生寄生信号。因此,通常应对它们进行监控并将其减小到最低限度。 利用频谱分析仪对信号进行测量时,分析仪的电路也会引入其自身的某种失真。为了进行精确测量,用户需要了解所测得的失真究竟是所考察的信号的一部分还是由于引人分析仪所引起的。 分析仪所产生的失真起因于某些微弱非线性特性(因为它没有理想线性特性)。因此,可以用表明输出电压(O)与输入电压(I)之间的关系的泰勒(Taylor)级数来表示频谱分析仪的信号处理特性: V0=K1V i+K2V i2+K3V3i (1) 式中 V0=输出电压 V i=输入电压 K1、K2和K3均为常数 利用上面的关系式,可以直接证明:输入电压加倍将引起V i2项增加4倍(6dB),因而引起对正弦波的二次谐波响应增加4倍。类似类推,三阶谐波失真随输入电平按三次方规律增加。有两种方法即依靠技术指标或实验能断定分析仪是否对测出的失真有影响。 为了依据分析仪的谐波失真技术指标来判断其影响,利用对失真量级的了解,将相对于分析仪输入混频器上的特定信号以伽给出的那些技术指标变换成针对选择的输入电平给出的dBC。图1示出这个过程的图解实例。从图中可以看出,对频谱分析仪只规定了二阶失真和三阶失真。而更高阶次的失真通常可忽略不计。 图1 频谱分析仪的失真极限可以分别针对二次和三次谐波电平绘出 与技术指标有关的数据点1:1和2:1钭率进行予测

谐波检测方法-中英文

谐波检测方法 谐波检测是谐波问题中的一个重要分支,对抑制谐波有着重要的指导作用,对谐波的分析和测量是电力系统分析和控制中的一项重要工作,也是对继电保护、判断故障点和故障类型等工作的重要前提。准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流、电压,是众多国内外学者致力研究的目标。常规的谐波测量方法主要有三种:模拟带通或带阻滤波器的谐波测量;基于傅里叶变换的谐波测量;基于瞬时无功功率的谐波测量。 一、模拟滤波器: 最早的谐波检测方法是采用模拟滤波器来实现的。输入信号经放大后送入一组带通滤波器,滤波器的中心频率f1、f2、…fn是固定的,为工频的整数倍,且f1〈f2…〈fn,然后送多路显示器中显示测量信号中所含谐波成分及其幅值。该方法的实现电路简单,造价低,输出阻抗低,品质因数易于控制。但是电路较难设计,误差大,对电网频率波动和电路元件参数很敏感,使得检测出的谐波中含有较多的基波分量,运行损耗大。 二、快速傅立叶变换: 随着计算机和微电子技术的发展,开始采用傅立叶分析的方法来检测谐波和无功电流,有离散傅立叶变换(DFT)和快速傅立叶变换(FFT)两种。这种方法根据采集到的一个电源周期的电流值进行计算,最终得出所需的谐波和无功电流,它可以精确地分析和检测整数次谐波,目前应用比较广泛,技术也相当成熟。但由于傅立叶变换要进行两次变换,计算量大,计算时间长,所以检测时间比较长。 三、瞬时无功功率理论: 1983年日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论,即p-q理论解决了谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件就能实现抑制谐波和无功补偿等问题,从而使得电力有源滤波理论由实验室的理论研究走向工作应用。根据该理论,可以得到瞬时有功功率p和瞬时无功功率q,p和q中都含有直流分量和交流分量。由此可得被检测电流的基波分量,将基波分量与总电流相减即得相应的谐波电流。因为该方法忽略了零序分量,对于不对称系统,瞬时无功的平均分量不等于三相的平均无功。所以,该方法只适用于三相电压正弦、对称情况下的三相电路谐波和基波无功电流的检测。 四、一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法。 根据电力系统中非正弦周期电流的分解形式,提出了一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法。方法能同时检测出非正弦周期电流中的基波分量与各次谐波分量的幅值和相位以及有功电流和无功电流。通过仿真实例验证,该方法能够把整数次谐波进行有效分离,用相对较少的数据量达到了较高的检测精度。在电力系统中,由于非线性负载的广泛应用,向电网注入了大量的谐波电流,使供电系统中的元件损耗增大,给电力系统中的设备运行带来很大危害。为了防止谐波危害系统安全运行,就必须确切掌握电力系统中畸变波形含有谐波的实际情况,采取相应措施对其进行抑制或补偿。FFT法是当今应用得最多的谐波检测方法,但FFT法在实际应用中存在着频谱泄漏问题,使得算出的各次谐波精度不高。将神经网络方法应用于电力系统谐波研究处于起步阶段,在谐波源辨识、谐波预

电源可靠性测试报告

开关电源可靠性测试报告 测试电源型号: ------------------------------------------------------------- 测试电源版本: ------------------------------------------------------------- 报告编号: -------------------------------------------------------------------- 测试日期: ------------------------------------------------------------------ 测试结果: ------------------------------------------------------------------

目录 1.输入特性 (3) 1.1输入电压调整率 (3) 1.2效率、功率因数 (3) 1.3浪涌电流 (3) 2.输出特性 (4) 2.1启动延时 (4) 2.2负载调整率 (5) 2.3启动输出电流过冲幅度 (6) 2.4纹波、杂讯测试 (6) 3.保护特性 (7) 3.1短路保护 SCP 短路功耗 (7) 3.2开路电压 (8) 4.环境适应性 (8) 4.1电流漂移 (8) 4.2 ON/OFF测试 (8) 4.3元器件使用余度试验 (9) 4.4温度应力(温升) (10) 4.5高温启动 (11) 4.6高温工作测试 (11) 4.7低温贮存测试 (11) 4.8高压测试 (11) 5.电磁兼容&安规 (11) 5.1谐波测试 (11) 6.备注说明 (12)

什么是二次谐波。

1.什么是二次谐波? 答:谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性,第3、5、7次编号的为奇次谐波,而2、1 4,6、8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为lOOHz,3次谐波则是150Hz。 2.谐波是怎样分类的? 谐波主要根据频率和相序特性进行分类。 1. 根据频率分类 2次谐波(100Hz)、3次谐波(150Hz)。非工频整数倍的谐波称为间谐波。 2. 根据相序旋转作用分类 根据相序旋转作用可负序谐波、零序谐波、正序谐波三种。分别对应2、3、4次谐波,并依次类推分别对应5、6、7次谐波,8、 9、10次谐波……。其中正序谐波包括基波频率,为正向旋转。 负序谐波为逆向旋转,产生的磁场抵消基波产生的磁场。零序谐波不旋转,但会叠加到三相四线制系统中的中性线上。在三相四线制系统中,一些谐波能够相互抵消,另一些却会相互叠加,致使谐波被放大。 理想情况下,电网电压和电流波形为频率为50Hz(有些国家为60Hz)的正弦波。但是现实情况并非如此,电压和电流波形不是完美的正弦波,这被称为“畸变”。利用傅立叶分析法,这个畸

变的波形可以分解为一系列不同频率的正弦波的叠加,其中序数为1的是我们需要的50Hz(或60Hz)的基波,其余的分量的频率是基波频率的整数倍,这些频率的电能是我们不希望看到的,被称为谐波。 二次谐波就是电网中存在的频率为100Hz(50Hz的2倍)。一般是由冶炼金属的电弧炉产生的。二次谐波的治理是比较复杂的

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