高壓變頻器的整流和逆變線路都使用了電力電子器件的開關特性，在其輸入和輸出端都會產生波形畸變，對供電線路和負載電機造成有害的影響。因此高壓變頻器的諧波含量是決定其性能和應用效果的重要參數之一。在這一講中，我們將對這種諧波影響的機理和消除方法作一介紹。

　　1諧波對供電電源的影響

　　對供電電源而言，高壓變頻器的開關特性形成一個非線性負載。這種非線性負載改變了交流電力線路中電流的正弦波特性，從而在交流電力系統中產生有害的高次諧波。這種諧波影響的機理如圖1所示。

　　圖中，pcc為配電線路的公共供電點，變頻器為連接于該點的諧波源，其諧波電流經過電源內阻的耦合作用，造成pcc點交流電壓的波動。此諧波電壓將使連接pcc點上的通訊設備、計算機及其他用電設備受到干擾，嚴重時不能正常工作。又由于電源內阻zs的電阻極小，可忽略不計，基本上是一個電抗。當電網上接有功率因數補償器等電容負載時，電源電抗有可能和負載電容形成諧振，這個諧振頻率接近于諧波源的某個諧波頻率時，會在pcc點上產生很高的諧波電壓。為此，必須使變頻器的諧波電流減小到一定程度，才不會對電路中的其他設備造成有害的影響。

　　2ieee-519簡介

　　為了限制變流裝置對電力系統的諧波干擾，有利于電力電子裝置的推廣應用，世界各國都相繼制定了有關的國家標準，以保證電網的供電質量。其中最具權威性的是美國電氣和電子工程協會(ieee)制定并作為美國國家標準(ansi)的ieee-519。

　　ieee-519在1981年首次頒布，稱為“ieeestd.519-1981關于靜態功率變換器的諧波控制和無功補償的指南”。1992年經修訂后又重新發布了“ieeestd.519-1992”,稱為“ieee對電功率系統中諧波控制的要求和推薦標準”。該標準詳細分析了波形畸變的原因及其影響;確定了判別畸變程度的參量;制定了對電力系統中波形畸變的限制;介紹了波形畸變的分析方法和控制措施等，對從事大功率變頻調速系統開發和應用的工程技術人員具有指導性的作用。
ieee中用來判別波形畸變的最主要指標是畸波系數(或諧波系數)df:

　　式中hi為基波的幅值，hn為n次諧波的幅值。分子表示所有諧波的均方根(rms)值。
　　另外，標準中常使用的兩個指標有:
　　thd:總諧波畸變(totalharmonicdistor-tion)，是以正常基波電壓的百分比表示的諧波電壓總畸變值。
　　實際上，對同一個波形而言:
　　thd=df
　　tdd:總指令值畸變(totaldemanddistor-tion)，是以最大指令負載電流(15或30分鐘指令)的百分比表示的諧波電流畸變。
　　列出ieee對公共供電點(pcc)處電壓畸變的限制要求:

　　可用于正常運轉條件下(連續運行1小時以上)“最壞情況”的系統設計。短期起動或非正常條件下，限制值可超過50。

　　另一方面，從前面的分析我們已經知道，一個非線性負載造成的畸變電壓，還與該負載的電流在電源阻抗上產生的壓降大小有關，即與負載容量的大小有關。為此引入參數isc/il，表示在pcc點上電源短路電流與最大基波負載電流之比。其中，il為最大基波指令負載電流，從以前12個月期間最大指令的平均電流計算得到。ieee允許負載容量較小的用戶引入供電點的諧波電流可以大一些，這有利于合理分配用電和合理設計變流裝置。表2給出了不同isc/il值下對變流設備諧波的限制。

　　3我國關于波形畸變限制的規定

　　我國國家標準gb12668-90“交流電動機半導體變頻調速裝置總技術條件”中對交流輸入電源規定:電壓的穩態相對諧波含量的均方根值不超過10。其中任何奇次諧波均不超過5，任何偶次諧波均不超過2，短時(持續時間小于30秒)出現的任意一次諧波含量不超過10。

　　4諧波分析