國際電子技術委員會(IEC international electrotechnical commission) 制定的有關電磁兼容(EMC electromagnetic compatibility), 其中與電源有關的法規IEC61000-4-13中, 有輸入交流電壓的諧波(harmonic)與間諧波(interharmonics)的測試項目, 是個較陌生的題目. 一般工程師或測試人員都不太了解何謂交流電壓的諧波與間諧波成份? 測試的目的是什么? 它對電源供應器又有什么影響? 此文就針對此議題來做探討.
何謂電壓的諧波(harmoinc)成份?
一般來說, 理想的交流電源應是純正弦波形, 但因現實世界中的輸出阻抗及非線性負載的原因, 導致電源波形失真, 如(圖一). 若電壓頻率是60Hz, 將失真的電壓經傅立葉轉換分析后, 可將其電壓組成分解為除了基頻(60Hz)外, 倍頻(120Hz, 180Hz,…..)成份的組合. 其倍頻的成份就稱為諧波: harmonic. 而近年來整流性負載的大量使用, 造成大量的諧波電流, 也間接污染了市電, 產生電壓的諧波成份. 另外一些市售的發電機或UPS本身輸出電壓就非純正弦波, 甚至有方波的情形, 失真情形更嚴重, 所含諧波成份占了很大的比重.
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諧波與間諧波電壓成份對電源供應器的影響
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500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176270341.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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上面是一臺被動式PFC的諧波值,在這里我有兩個問題要問一下,第一個圖里為什么3次諧波會超過基波(1次諧波),用傅里葉級數來分析找不出這種狀況.
第二個問題是這兒都是奇次諧波以,偶次諧波很小或沒有,根據電工書里講的傅里葉級數,奇次諧波函數才只含奇次諧波,那在正弦交流電里,在什么情況下會成偶次諧波函數?
希望大家發表一下看法.謝謝!
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@ydzz
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176270341.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176270360.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">上面是一臺被動式PFC的諧波值,在這里我有兩個問題要問一下,第一個圖里為什么3次諧波會超過基波(1次諧波),用傅里葉級數來分析找不出這種狀況.第二個問題是這兒都是奇次諧波以,偶次諧波很小或沒有,根據電工書里講的傅里葉級數,奇次諧波函數才只含奇次諧波,那在正弦交流電里,在什么情況下會成偶次諧波函數?希望大家發表一下看法.謝謝!
1. 若能附上電流波形, 可以更了解實際狀況. 儀器各階諧波是依據實際情況計算出來的,用傅立葉級數無法得到第三階比第一階大是什麼意思?依照附圖一的例子, 方均根RMS值是0.438A, 基本波是0.3464A, 所以其他階數總合也只有0.2681A, 沒有第三階比第一階大啊? 可能你是看圖的第一階條狀圖比較低產生的誤會吧 ? 因為第一階已經有標示在 I 1了, 一般條狀圖為了避免第一階太大影響到其他階數的刻度, 會將他縮減, 所以上端有個*符號. 其實如下圖, 就是第五階120%比第一階大的例子. 只是一般自然界很會要產生這種波形.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176372024.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
2.到目前為止,幾乎沒有看到是以偶數階為主的,所有的被動PFC方式,幾乎都以消除第3,5,7等奇數階harmonic為討論對象.一般而言,在半波整流的狀況下, 會產生偶次諧波. 所以當正弦交流中, 若有上下半波週期不對稱下, 應是產生偶次諧波的主要來源吧.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176372024.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
2.到目前為止,幾乎沒有看到是以偶數階為主的,所有的被動PFC方式,幾乎都以消除第3,5,7等奇數階harmonic為討論對象.一般而言,在半波整流的狀況下, 會產生偶次諧波. 所以當正弦交流中, 若有上下半波週期不對稱下, 應是產生偶次諧波的主要來源吧.
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@michaelzhang
1.若能附上電流波形,可以更了解實際狀況.儀器各階諧波是依據實際情況計算出來的,用傅立葉級數無法得到第三階比第一階大是什麼意思?依照附圖一的例子,方均根RMS值是0.438A,基本波是0.3464A,所以其他階數總合也只有0.2681A,沒有第三階比第一階大啊?可能你是看圖的第一階條狀圖比較低產生的誤會吧? 因為第一階已經有標示在I1了,一般條狀圖為了避免第一階太大影響到其他階數的刻度,會將他縮減,所以上端有個*符號. 其實如下圖,就是第五階120%比第一階大的例子.只是一般自然界很會要產生這種波形.[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/52/1176372024.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">2.到目前為止,幾乎沒有看到是以偶數階為主的,所有的被動PFC方式,幾乎都以消除第3,5,7等奇數階harmonic為討論對象.一般而言,在半波整流的狀況下,會產生偶次諧波.所以當正弦交流中,若有上下半波週期不對稱下,應是產生偶次諧波的主要來源吧.
非常謝謝你,是我看錯了,主要是我對這個儀器不熟,這是一個朋友問我的,我以前不是用CHROMA來測諧波的,我把你講的說給我朋友聽,他后來說你說的是正確的,我就納悶,3次比基波還要大,還有什么功率因數而言.
電工書上對偶次諧波函數(不是偶函數)有個定義,但我一直弄不懂對開關電源而言在什么情況下會有偶次諧波,你說的半波整流是有這種可能,我再推導一下.
電工書上對偶次諧波函數(不是偶函數)有個定義,但我一直弄不懂對開關電源而言在什么情況下會有偶次諧波,你說的半波整流是有這種可能,我再推導一下.
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@amanda09
諧波即電壓或電流的基本頻率的倍數頻率的成分.任何一個數學表達式都可通過傅立葉變換地到一個固定頻率倍數(1、2、3....)的項次的和的形式.
謝謝你的回答,現在搞清楚了一點,但還是不太深刻.下面幾個圖給大家參考,也希望大家提出更好理解的說法.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096786.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096911.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241097003.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096911.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241097003.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);"> 0
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@einfen
謝謝你的回答,現在搞清楚了一點,但還是不太深刻.下面幾個圖給大家參考,也希望大家提出更好理解的說法.[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096786.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096911.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241097003.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
正如你右下腳波形所示,那個不規則的波形是電流波形,其他的一些規則的正弦波余弦波合成後即是電流波形,這些正弦波,余弦波並不是毫無關聯的,他們(諧波)的頻率是一個固定頻率(基波)的倍數.而諧波波形柱狀分析圖則表示這些頻率成分波形的比重.基波成分比重越大,表明諧波失真率越小.
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@einfen
謝謝你的回答,現在搞清楚了一點,但還是不太深刻.下面幾個圖給大家參考,也希望大家提出更好理解的說法.[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096786.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241096911.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/76/1897031241097003.jpg');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">
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公式
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@amanda09
[圖片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/77/3283121241404362.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">公式
很直觀,頂下!!!
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