諧波電流與諧波阻抗的估算1
1 引言
諧波電流的估算有時是很困難的，因為影響諧波電流大小的因素很多，例如有功負荷的大小，變流器的類別和控制要求等等，而某些情況，甚至無法估算，例如電弧爐、弧焊機等，這就只有等待設備運行后的諧波測量。但從下面的分析中可以看出變流器發射的諧波電流還是有一定的規律的。如果變電所的負荷中，變流設備占了一定的比重，估算出諧波騷擾量和系統阻抗，就可以考慮諧波治理的予案；又如民用建筑中，單相負荷電流若包含有零序諧波成分(3次及3的倍數次諧波)，可能對中性及開關的第4級帶來麻煩。總之，估算可能并不準確，但它是治理諧波的基礎。
最近，施耐德公司為了確定諧波電流的大小可提供專用的選型軟件，但要選型者提出設備參數。因此知道估算諧波電流就一定知道所提供的設備參數的用意，即設備參數和諧波電流大小的關系。
2 諧波源分類[1]
2.1 工廠設備的低頻騷擾概述
在討論諧波源之前，先簡述低頻傳導騷擾源見表1。
表1 低頻傳導騷擾源一覽表
2.2 諧波源分類
(1) 半導體變流器
表2 單相移相調壓交流控制器諧波電流Ihmax/I1max
半導體器件是可控的，例如晶閘管(SCR),也可以是不可控，例如二級管，這些變流器又可分為三類，它們有各自單獨的諧波發射規律。
● 交流控制器
移相調壓，輸出仍是交流，正弦波被切出一部分，因而輸出不是正弦波，有效值隨移相角增大而變小，白熾燈調光器，取暖爐和電炊具控制器輸出電流。典型設備如軟A啟動器，白熾燈調光器，取曖爐和電炊具控制器等，有三相也有單相的，常用電功率器件為晶閘管反并聯或雙向晶閘管。
另外還有一種是通斷調壓，輸出的每個交流正弦波是完整的，但不足50Hz，按比例被切去了一部分周波，例如剩下的周波數若為40Hz，則輸出電功率為80%，可用于控制電阻爐加熱的溫度。輸入線電流的諧波成分減少，但50Hz附近的間諧波量增加，本文對此不討論。
● 直流輸出用電感濾波的整流橋，從交流側發射出的諧波具有電流源的性質，也可稱為電流型諧波源。整流橋可以是不可控的二級管，也可為晶閘管，最常見的設備為電冶金電化學直流電源、直流調速裝置等。
● 直流輸出用大電容濾波的整流橋，則交流側諧波具有電壓源的性質，也可稱為電壓型諧波源，最常見的設備為PWM變頻器(逆變器的輸入整流橋為大電容濾波)，UPS以及大量的要用上直流日用電器，它們大都是用交流電源經整流(大電容濾波)，再經PWM變成各種不同直流電壓且可以穩壓的直流電源。
(2) 電阻決定于電流的非線性阻抗
典型設備為交流電弧爐，交流弧焊機，熒光燈(直接接入交流電源的)，氣體放電燈。
(3) 飽和電抗的投入
可產生瞬態諧波，例如電動機，變壓器的投入，有電容時也可產生瞬態諧波。