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关于谐波含量的计算

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
欲测试一个供电设备自身产生的谐波含量,我的测试方法是先测出输入的各次谐波含量,再测试输出的各次谐波含量,例如:Hin1、Hin2、Hin3.。。。,Hout1、Hout2、Hout3.。。。 这里的谐波含量不是指百分数,而是具体电压值或者电流值的大小。我觉得Hin1=Hout1,不知道是不是?设备自身产生的谐波含量的百分数应该怎么算?THD又如何计算。
请各位老师指教。
谢谢,谢谢。。。。

这里回避你说的“各次谐波测量”本身。

这里有几个问题值得讨论。

首先,为什么你想到要在输入和输出去测量各次谐波?
第二,“是否 Hin1=Hout1”,能介绍一下你说的是什么设备吗;
第三,“THD如何计算?”:注意THD是衡量设备或电路非线性特性的一项(间接)指标参数。指的是,在某个约定输入幅度(有时候也包括频率等其它约定),输入正弦波(无失真的,或者说无谐波的),测量输出的各次谐波,从而得到的THD = Total Harmonic Distortion 。
如果你试图用你说的方法(就是测量Tin1,Tin2,……和Tout1,Tout2……,再计算……)得到THD,可以说是错的

这个帖子有一些值得重视的问题,希望楼主能谈得具体详细些来推动这个讨论。

老师您好,很感谢您的留言!我还是不太清楚,想再进一步请教您:
核心问题 是 我想测试我的设备自身产生的谐波,我的设备功率有几十个KW,理想情况是,有一个标准的电源,那么我只需要测试设备的输出侧的谐波即可。现实很难找到一个大功率的标准电源,所以,我想通过测试输入和输出的谐波,来计算我的设备自身产生的谐波。
我的设备是一个降电压的设备,算是电力电子设备,类似于开关电源,只不过,我的是AC进AC出。不知道您明白我的意思了吗?
我并不是测试Tin1、Tin2,而是Hin1、Hin2。。。。,我测试输入输出的各次谐波的有效值,再用输出减去输入,再除以基波。
我现在觉得输入与输出的基波因该是不同的,那么我想分母应该是输入侧的基波有效值,分子仍是n次谐波输出减去输入。您能明白我的意思吗?

问题是,同事说好像记得,电压谐波 应该是方差的关系,也就是说Hn=(Houtn/Hi1)*(Houtn/Hi1) — (Hinnn/Hi1)*(Hinn/Hi1),我知道加权Dw^2的公式与这个类似,可是我理解的不是很深刻,不知道,关于我的设备电压谐波的测试,与这个有什么联系,我到底应该怎么测试。
电压与电流是否相同?!

补充修正,上述中Hn是Hn^2

初步了解了你的要求,说一下,看对不对:

这是个AC-AC降压设备,中间可能要经过整流、控制、逆变等环节,近年来对这种电力电子设备的非线性造成的输出指标下降以及谐波电污染提出了越来越高的要求。因此需要测试。

如果上面的理解是正确的,那么说说我的看法:

1、非线性失真是反映系统在大信号(用电力的话说就是强负荷)下的性能指标,因此必须使用规定的输入,电力系统中主要的负荷考虑不是,也不允许是输入电压的大幅度改变,而是负载的变化,这是与弱电有所差异的地方;
2、输出的谐波产物主要包括系统自身产生的,也包括当前电力系统(你的信号源)自身的谐波,在测试设备自身指标时,必须分离出输入谐波对测试的影响。
3、最简便的办法就是假定输入是纯净的正弦波。这个理由能否站住脚,取决于你的测试精度要求,和当地的供电质量;由于任何测试都是在一定误差要求限定进行的,这也许是个有效的“懒”办法。其实弱电中的信号源也不是纯净的。
4、 如果不能满足上述要求,就需要补充必要的(信源)设备了。如果投入过高,也可以用你的方法,但是这个方法有很多困难。因为此刻的输入已经不再是这种传统方法可以胜任的了,原因至少有两点:a 这个方法本身就有输入纯净的要求,b 电力系统谐波次数要求要远高于弱电的,例如11次波等,由于输入信号广谱,其间的交调等会造成比较复杂的局面。
5、如果你的系统是经过整流--电池(电瓶)储能逆变的,也可以不考虑输入的谐波。直接测试输出来做判断。

最后说两句外行话:电力系统的“非线性”要求是按谐波来计量的,好像并不使用用弱电中的THD作为指标。因此不必把THD强加于电力系统。随着全世界范围对电力电污染控制力度加大,国内外都陆续制定了相关标准,其中有指标要求标准,还必然有测试方法和设备的标准,可以检索查找,直接(作为标准--是必须去)引用。

这个讨论已经向电力技术延伸了,可不敢“班门弄斧”。

多谢先!
这里不是班门,您大可尽情弄斧。。。。。
看的出来,您明白我的意思了。很关键。
我更想知道 一件事情,我测试采用的 公式 是否正确
补充一句,关于THD,电力系统也是有相关标准规定的。

Hn=(Hon-Hin)/Hi1

THD的基本定义是功率比例关系,各次谐波功率值和与基波功率之比的百分比表示,



由于功率测量是比较困难,而且功率本身的测量也大多是通过测量电压和负载的阻抗间接得到的。因此在负载阻抗对各次谐波都相等的情况下,可以使用以下等效关系:



不同的技术发展阶段的实际应用中,例如模拟的失真仪大多采用可以实现的近似测量计算关系,例如:分子项用输出有效值平方与基波有效值平方的差(实际测量的也不是准确值)平方表示,分母则是基波电压的平方来计算:




实际仪器虽然会依据这些计算关系,但都会受条件限制而做了自己的近似,就是说,还有其自身的“计算关系”,这就是工程实现与理论之间合理和必要的折中。系统非线性性能可以用不同的计算关系来衡量---这是根本目的,不管用什么方法只要能定量(甚至半定量地)反映出这一性能就可以,例如自家研制改进产品性能的过程中,就可以使用这些近似。但是为了一致和公平,例如,定型和评比,就需要制定公认的标准,随着技术手段的进步,还要不断修订这些标准。当然有条件的话,即使在前一种情况下,也应当尽量采用标准,因为标准是具有法律强制性的技术法规。

这里再次强调的一个问题就是,在输入有严重失真情况下,能否利用简单的各次谐波对消,要看具体情况,我觉得这样做通常是不正确的,因为相对于电子设备,电子电力设备的非线性性能要差的多,输入各次谐波之间会出现严重的交调的复杂情况,简单的扣减是不合理的。

说明:以上用图,通过拷屏取自WIKI百科的Total harmonic distortion词条,如有侵权嫌疑,即当删除。
见: http://en.wikipedia.org/wiki/Total_harmonic_distortion

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