諧波電流的產(chǎn)生原因是什么？

諧波電流是指頻率是系統(tǒng)基頻整數(shù)倍的電流，其產(chǎn)生原因有多種不同的解釋。可能是負(fù)載本身的非線性特性導(dǎo)致諧波形成，亦可能是來源于變流器等能夠產(chǎn)生賦形波的電力電子器件。

1. 負(fù)載的非線性特性導(dǎo)致諧波形成

大部分電器負(fù)載都是非線性的，所以在接入交流電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波電流。例如，如何在直流電場中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流就會(huì)在在電極表面產(chǎn)生顫動(dòng)，并使電流的外形發(fā)生變化，這個(gè)現(xiàn)象表明電極的非線性特性在此背景下導(dǎo)致諧波電流的形成。對于類似于變壓器、磁性元件等設(shè)備，當(dāng)被連接多個(gè)非線性元件時(shí)，將會(huì)進(jìn)一步放大諧波電流的影響，因?yàn)檫B接越多，元件被激活的機(jī)會(huì)就越大。

2. 變流器等能夠產(chǎn)生賦形波的電力電子器件

變流器由一些能夠產(chǎn)生賦形波的電力電子器件組成，這些器件包括整流器、可控硅、寄生元件等。它們的正常操作會(huì)產(chǎn)生諧波電流。例如，可控硅的銷子電流僅在整個(gè)半周期的一小部分中被激活。這種激活僅發(fā)生在電源的額定負(fù)載時(shí)，而在負(fù)載側(cè)壓縮電路中則會(huì)加重這種影響。因此，在虛擬電源上需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)程序以防止諧波電流的產(chǎn)生。

3. 自然諧振現(xiàn)象

自然諧振現(xiàn)象是由非線性電容、電感或負(fù)載導(dǎo)致的。因?yàn)檫@些元件非線性，所以它們可能會(huì)在特定的電壓或電流負(fù)載下產(chǎn)生自然諧振，導(dǎo)致諧波電流。正如諧振電磁場的頻率由自感、電容和阻尼一起確定一樣，諧波電流的產(chǎn)生也受到這些元件的影響。

4. 電源的頻率變化

在電源的頻率變化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生諧波電流。對于一個(gè)交流電源，它的頻率應(yīng)該保持在50或60赫茲，但是由電網(wǎng)的負(fù)載變化或受到其他外部元件的影響，頻率也可能會(huì)發(fā)生一定的變化。這種頻率變化也將導(dǎo)致諧波電流的產(chǎn)生。

5. 機(jī)械設(shè)備的非線性特性

機(jī)械設(shè)備的非線性特性可能會(huì)引起負(fù)載的扭矩隨電流而變化，這將產(chǎn)生諧波電流。例如電機(jī)，當(dāng)負(fù)載扭矩變化時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)扭矩可能與電源的電流不同步，從而產(chǎn)生諧波電流。

6. 系統(tǒng)調(diào)節(jié)引起的諧波電流

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，輸出信號的質(zhì)量可能受到其諧波電流信號的干擾。例如，在PID控制器中，比例調(diào)節(jié)的特性計(jì)算于靜態(tài)負(fù)載時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生諧波電流干擾。

總之，諧波電流的產(chǎn)生原因有多種不同的解釋。這種電流能夠影響整個(gè)電力系統(tǒng)的性能，并造成潛在危害。為了減少諧波電流對系統(tǒng)的影響，電力工程師必須盡可能減小或消除諧波電流的來源。