通过GERALD HOVDESTAD，贝尔曼电子公司
在过去的几年里，所有连接到交流电源线的负载要么是电阻负载，如灯泡和加热器，要么是简单的感应负载，如固定速度的交流电机。这些类型的负载从交流电源中吸取电流是正弦波(尽管它们与交流电压不是精确地同相)，并且不会导致问题的谐波。事实上，公用事业公司会要求运行许多电机的工厂安装电容器，使工厂的功率因数从感应到接近统一，或者公用事业公司会增加每千瓦时成本的附加费。
如今，连接到AC供应管线的载荷的增加部分绘制了不正弦的电流。这种负载的示例是在计算机等设备中使用的电源。考虑典型单相输入电源的输入电路。这些耗材通常使用二极管桥来纠正AC。整流的AC用于对电容器充电。电容器充电到靠近整流的AC电压的峰值。结果是包含多个谐波的电流波形。
谐波会带来许多我们不希望看到的结果。首先，它们不传输能量。这意味着它们在不增加直流电源供应的情况下以热量的形式产生浪费的能量。谐波会使有效值电流增加50%，并在导线、触点、熔断器和断路器等电路元件中产生过热。额外的电流需要使用更大的保险丝和断路器，甚至更重的电源线。如果总谐波电流大到足以扭曲电源波形，设备的正常运行就会受到影响。
谐波影响功率因数，这是有用电流与总电流的比率。例如，如果RMS电流比有用电流大50％，则功率因数为0.67。
军方已经认识到，谐波失真会导致感应电动机过热，以及轴承的振动和磨损。谐波在声纳上产生可检测的信号，也可以电容耦合到船体，引起船体电流干扰系统的运行，如消磁设备。在MIL-STD-1399(第5.2.8节，“输入电流波形”)中，海军声明:
“用户设备的运行对电力系统的谐波失真影响应最小。下列规定额定值的用户设备在第2次谐波和第32次谐波之间所产生的单次谐波线电流，不应超过机组全额定负荷基电流的3%。”
“此外，频率从第32次谐波到20 kHz的电流不应超过(100/n) %的机组全额定负载基本电流，其中‘n’为谐波倍数。功率额定值低于上述规定的单位应限制电流幅值，以确保从二次谐波到20khz的单个线路电流不超过该单位满额定负载基本电流的(100/n) %幅度。
显然，对任何单位的输入上的当前谐波是有问题的。对于低功耗，单相输入，电子功率因数校正装置经常运行良好。这些器件可用作电源模块，高达大约1 kW，使用脉冲宽度调制以强制输入电流以输入电压为正弦和同相。这些设备的设计可以合并到任何电源中，实际上有许多电路可供选择。
然而，上述方法不适用于三相输入。(当输入来自WYE连接且负载是对称的时候，可以使用三个单相转换器来代替三相输入。)当功率水平高得多且输入是Delta连接时，真正的问题就凸显出来了。在没有中性点的情况下，如果不注意负载平衡，就不能使用三个单相变换器。
另一方面，三相电力整流产生的谐波比单相电力整流产生的谐波要少。表2显示了多相整流对谐波幅值的影响，假设一个“理想”扼流圈输入滤波器。该表可以用来确定需要的相位数，以限制谐波含量低于某一水平。例如，一个符合MIL-STD-1399要求的设计需要18个相位，产生36个脉冲整流。在这种情况下，第一次谐波是第35次谐波，它的贡献是2.9%。
当变压器在三相输入上时，可以将设备配置为具有多相输出。例如，如果变压器的次级具有WYE和DELTA，则它将具有相当于六个阶段。具有三组Wyes和Deltas的次要相位移位将具有相当于18个阶段。18相整流输出被称为具有36脉冲整流，因为它将使用36个二极管。对于如此多的脉冲，用于静音输出线谐波的扼流圈变得相当小，并且易于可实现。
没有许多设备具有18阶段，36脉冲整流能力。那个是Behlman电子的BL + 120。该装置是120 kVA变频器，具有专门卷绕的输入变压器，产生18相输出。该输出进行整流并过滤36个脉冲整流。得到的DC被提供给开关变频器。它可以产生45至500Hz的低失真正弦波，并且在需要的情况下高达2,000 Hz。输入电压范围为Wye或Delta连接中的120/208至277/480。该装置可提供固定电压和频率，或者可以通过RS232，IEEE 488，USB或以太网手动或通过可选的计算机接口进行控制。
综上所述，交流线路谐波问题作为一个重要的电能质量问题正受到越来越多的关注。现在，越来越多的电流通过非正弦电流负载。显然，今天的工程师应该意识到交流线路谐波会如何损害他们的系统，以及如果出现问题，可用的方法来解决。
Behlman Electronics.
www.behlman.com
帖子切断交流线路谐波:三相挑战第一次出现在测试和测量提示．
了下:测试和测量提示，电容器
