1 概论
1.1 引言
当一个电气信号加到示波器上,在时域上观察到它的波形,屏幕上显示每个时刻的信号幅值。如果把同样的信号加到高保真的放大器上,听到的是包含一个完整乐弦各种谐波频率的混合总音调。因此,电气信号既可以用时域,也可以用频域数据来描述。本书论述在电力系统环境下时域频域之间的关系,波形畸变的原因和影响以及现行有效的测量、模型和控制的技术。
从交流电的早期开始,电力系统设计中已把降低电压和电流波形畸变,使其在可以接受的水平内作为一个问题。近年来,由于电力电子装置和对波形敏感的负荷设备不断发展,增加了人们对这一问题的关注。
电能的利用越来越依赖于具有可控频率和可控电压的电源供应,而发电和输电仍以标称不变的水平在运���,因此需要某种电源调节或变换形式加以弥补。通常采用电力电子电路来实施,这种电路使电压和电流波形产生畸变。
波形畸变而使频率拓扑改变的电路性能不可以用传统的单一频率相量理论来描述。在这种情况下,稳态由一个接一个的周期性瞬态构成,后者需要动态模拟。不过,在设定一段合理长的时间内为稳态性能,电压和电流波形符合傅里叶分析(Fourier analysis)的条件,则可以用谐波分量来表达。定义谐波是频率为系统基波频率整数倍的函数成分。
1.2 谐波产生的机理
通常是在50Hz或60Hz恒定频率下发电,而发电机的电动势波形实际上可以视为正弦的。但是当一个正弦电压源加在一个非线性装置或负荷上,产生的电流不是完全正弦形的。由于存在系统阻抗,这个电流造成一个非正弦电压降,因而在负荷端引起电压畸变,也就是电压中含有谐波。
……