谐波失真是什么，为什么要认真对待？

谐波本身不可见，但其影响是可见的。谐波失真是干净的电压或电流波形重复和连续的变形。

使用傅立叶分析法（这是法国数学家开发的一种技术），我们可以直观地观察系统中存在的谐波大小。

傅里叶分析法显示，任何失真波形只是叠加在一起的一组不同频率和幅度的单个正弦波。失真波形由正弦基本曲线加上谐波组成。

这些高阶正弦波称为谐波。通常，我们将 2 kHz 以下频率范围内的功率失真称为“谐波失真”。

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波形的谐波失真源自连接到电源的非线性负荷。所有消耗非正弦电流的负荷都称为非线性负荷。造成谐波的最大因素是：

• 开关模式电源
• 荧光灯和 LED 照明设备
• 不间断电源 (UPS)
• 变频器，也称为变速变频器 (VSD) 、变频变频器 (VFD) 、交流变频器，或者简单的变频器

为了减少设备损坏，法规要求将电源网络中的谐波限制在较低水平。抑制并不总是必要的，但在需要时，谐波抑制设备可以降低谐波以符合这些法规。为了成功进行谐波抑制，有多种方法可供选择，包括使用谐波滤波器、有源前端 (AFE) 变频器等。

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电气系统中的谐波失真会导致过热、电压应力和能量损失，从而给组件带来压力并缩短其使用寿命，造成设备损坏。更大谐波失真的影响很广泛，因为它们会影响连接到同一系统的每台电气设备。

谐波失真过大可能导致电缆和电机过热。电机、开关设备、保险丝、电缆和敏感测量设备都受到影响。谐波失真甚至会干扰 Wi-Fi 系统等重要遥测和通信设备。

这可能导致设备过早故障，如保险丝熔断、断路器跳闸或电机过热，如果未实施谐波滤波器或电力质量改进等纠正措施，则可能会影响整个工业设备。

该图显示了谐波失真发电机对电机过热的影响。

谐波失真会增加系统损耗，降低总体系统效率，从而增加电费。

这种能源浪费是工业用户的一个主要运营成本问题。

为了在获得相同有用功率的同时降低总费用，我们需要抑制谐波失真。

电费由有功功率和无功功率组成。只有有功功率可用，但我们要支付这两个部分的费用。额外成本会影响盈利。

功率失真（包括谐波）不仅令人烦恼。它们还会停止您的过程，导致停机和生产线中断。购买工厂运营所需设备和燃料时，它们还会影响资本支出，这对运营成本目标有重大影响。

谐波失真和一般失真也会影响所有范围（范围 1、2 和 3 排放）的温室气体 (GHG) 排放目标。功率失真会导致以下不良后果：

• 为了承受损坏而导致设备规格过大
• 设备运行效率低
• 失真阻碍能源效率举措的推进

好消息是，谐波失真（包括高频谐波和低阶谐波）可以进行抑制。通过采取措施将电压失真保持在较低水平，可以：

• 提高变压器负荷能力。这意味着可以降低所需变压器和发电机的规格
• 延长设备寿命
• 提高设备效率，减少损失
• 降低电源跳闸和生产停机的风险

谐波会使电气波形失真，从而导致网络不可靠，这会对敏感设备和系统的性能产生负面影响。随着向系统中添加更多非线性电气设备，系统会变得更容易受到这些失真的影响。



因此，务必考虑谐波以及如何抑制谐波，以构建不会发生故障的弹性系统。