谐波电压

目前用来检测谐波的方法中应用较多的有窄带滤波器选频法和快速傅立叶分解法，但前者硬件实现困难而且该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频特性和相频特性，精度难以保证；后者计算算法复杂，会产生频谱泄漏误差，不同频率的谐波之间也有干扰，并且当电压波形畸变时将带来较大的非同步采样误差，对高次谐波的检测精度影响较大 。

输电和配电系统是运行在固定频率的正弦波电压和电流波形下，但是当非线性负荷—如晶闸管整流器、变频器和电弧炉接入系统后，会产生大量的谐波电流，从而导致电压和电流的畸变，谐波滤波器是抑制电网电压和电流畸变的最好办法 ，谐波滤波器使电力电源更加强壮。

谐波畸变

谐波畸变问题正日益增长为公共问题，具有讽刺意味的是谐波的产生可以追溯到“电子革命”。现代电力电子控制设备比传统控制有很多优势，被广泛地用于工业系统，但是它最大的弊端就是也会产生大量的谐波。

问题主要由3次、5次、7次、11次和13次谐波引起。

高频谐波电流常常会产生意想不到的问题：会使变压器、电缆和其它电力元件产生附加热损耗；造成控制、保护和测量系统的功能异常，通信和数据网络也因此受到谐波干扰。

当电网内有无功补偿电容器时问题尤其严重，因电容器组和系统自身的电感可能在某个谐波频率下形成并联谐振回路，造成谐波的放大，使谐波电压超过了大多数应用场合的允许值。

随着无功功率电费的增加，采用无功补偿变为经济上的必要。无功补偿设备的投资通过减少电费成本仅在12~36个月就可以收回。在许多国家，涉及供电质量的法规都严格规定了畸变量的允许值限制。

滤波器保持系统“纯净”

谐波滤波器组是解决电压、电流畸变问题的最佳方案。由电容器、电抗器和电阻组成的滤波器回路向谐波提供了一个电网以外的低阻抗通道，畸变可以减小到一个要求的水平。可以采用单调谐、双调谐和高通滤波器组。对于基波频率（50或60Hz）来说，滤波器如同电容器向电网提供无功功率，是一个传统意义上的电容器组 。

随着电力电子技术的发展，各种变频器、开关电源、UPS和电子镇流器等电力电子装置应用日益增多，它们所产生的电网谐波污染引起了人们的重视。上述电力电子装置的整流电路直流侧均采用大电容进行滤波，因此，这类电力电子装置从本质上讲属于电压源型谐波源，在这个谐波电压源作用下，其交流侧输入电流波形会有严重畸变，使大量的谐波电流注入电网，给电力系统带来严重的谐波污染 。

在谐波分析中我们把谐波源分为电流型谐波源和电压型谐波源。一般来说,，电流型谐波源的内阻抗比系统阻抗大的多, 而电压型谐波源的内阻抗比系统阻抗小的多。直流侧电感滤波的整流器属于电流型谐波源，而直流侧电容滤波的整流器属于电压型谐波源。对这两种谐波源产生的谐波要用不同类型的有源电力滤波器来补偿。

对于谐波电压源，直流侧是电容滤波的整流器,，因其直流侧电压Uc基本为恒值,并通过各半导体开关器件的切换加到交流侧， 因此，此类谐波源产生的谐波电压主要由直流侧本身的特性决定，基本上与交流侧参数无关，有类似电压源的性质， 可以用一个理想谐波电压源与一个等效阻抗几串联来等效。滤波电容C 越大， 等效阻抗瓦就越小, 谐波源特性就越接近理想谐波电压源。当C 足够大时， 则可以看成是理想谐波电压源。因此，直流侧是电容滤波的整流器可以看成电压型谐波源。

电压谐波畸变率以各次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

电压谐波畸变率THDu=√（U2*U2 U3*U3 ... Un*Un）*100%/ U1

式中Un--第n次谐波电压有效值，U1--基波电压有效值，