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光伏发电站谐波及间谐波相关看法详解

  • 浏览次数:14310次
  • 宣布时间:2014/11/15 22:21:09
  • 作者:AnyWay中国

  谐波间谐波谐波群间谐波群谐波中心子群间谐波中心子群等谐波相关看法 ,经常困扰着电能质量测试工程师 ,本文依据国家能源局宣布的NB/T32006-2013光伏发电站电能质量检测手艺规程相关划定 ,通过傅里叶频谱对上述谐波相关看法举行直观的形貌 ,并给出相关盘算公式。

  事实上 ,依据傅里叶变换的相关形貌 ,关于周期信号而言 ,只保存直流分量、基波及频率为信号频率整数倍的谐波 ,基础不保存间谐波 ,也就不保存间谐波群、间谐波子群等看法 ,而没有间谐波、谐波群协调波中心子群等看法也就没有保存的价值。

  那么 ,间谐波又是怎么回事呢?

  请看下述函数:

包括谐波与间谐波的一个函数表达式

  显然 ,该函数体现的信号的周期为200ms ,其基波频率为5Hz ,基波有用值为4 ,该函数还包括频率为50Hz ,有用值为220的10次谐波。

  即 ,该函数表达的信号的频谱形貌为:

  基波频率为5Hz ,基波有用值为4 ,包括频率为50Hz的10次谐波 ,50Hz谐波有用值为220。

  从周期信号傅里叶变换的角度看 ,上述结论毫无争议。

  可是 ,当我们知道 ,上述函数形貌的是电网的电压信号时 ,我们很难接受电网的基波频率为5Hz ,而50Hz是其10次谐波的说法。

  由于 ,电网的基波频率为50Hz ,已是约定俗成!

  谐波是指频率为基波频率整数倍的分量 ,5Hz分量的频率是50Hz基波频率的小数倍(分数倍) ,我们称其为分数谐波或间谐波。

  于是 ,该函数表达的信号的频谱形貌变为:

  基波频率为50Hz ,基波有用值为220 ,包括频率为5Hz的间谐波 ,5Hz间谐波有用值为4。

  上述例子中 ,从差别角度看问题:

  基波摇身一酿成了间谐波 ,而谐波成了基波!

  间谐波协调波的看法 ,是理想与现实的差别导致的我们对一个事物接纳的差别形貌方法。然而 ,在现实丈量中 ,光有谐波和间谐波的看法还远远不敷!

  现实电网信号不是理想的周期信号 ,即即是较为严酷的周期信号 ,丈量前间谐波频率为未知量。

  上述缘故原由导致傅里叶时间窗很可能不即是信号的周期(最低频率间谐波的周期)的整数倍 ,也就是很可能不是整周期截断 ,而非整周期截断 ,一定带来频谱泄露 ,频谱走漏后 ,频谱上将泛起虚伪的谱线。这种情形下 ,单根谱线不可反应真真相形。

  于是 ,我们将一组间谐波的方和根值来反应某个频段的间谐波情形 ,将谐波及谐波两侧一组间谐波的方和根值来反应某个频段的谐波情形 ,于是 ,又引入了间谐波群谐波群的看法 ,思量到频率泄露对差别间谐波的差别影响 ,去除谐波群或间谐波群一些特定的间谐波 ,引出了间谐波中心子群谐波中心子群的看法。

  差别的傅里叶时间窗 ,将获得差别的频谱 ,谐波、间谐波、谐波群、间谐波群、谐波中心子群、间谐波中心子群的盘算效果也将爆发转变。为了统一权衡标准 ,盘算上述谐波相关参量时 ,NB/T32006-2013光伏发电站电能质量检测手艺规程将傅里叶时间窗牢靠为200ms。

  值得注重的是 ,该规程划定测试带宽不小于10MHz是没有原理的。

  第一、规程关注的最高谐波或间谐波频率为8900Hz。过高的带宽没有意义。

  第二、依据现在手艺 ,电压、电撒播感器的带宽很难抵达10MHz。

  第三、规程划定的采样频率为20kHz ,若接纳实时采样手艺 ,带宽应限制在10kHz以内 ,即便接纳等效采样手艺 ,20kHz采样率也很难实现10MHz信号的复现。

  言归正传 ,现在 ,我们用200ms的傅里叶时间窗 ,进过傅里叶变换 ,获得了如下图所示的 ,包括1781根谱线的频谱。

谐波、间谐波及高频分量频谱示意图

图1、谐波、间谐波及高频分量频谱示意图

  其中 ,第一根谱线的频率为0Hz ,代表直流分量的幅值 ,某些场合也称直流分量为0次谐波。

  傅里叶时间窗决议了频谱的频率区分力为5Hz ,因此 ,相邻两根谱线之间的频率差为5Hz。

  加粗的谱线的频率为基波频率的整数倍 ,代表各次谐波的幅值;

  较细的谱线的频率为基波频率的分数倍 ,代表各间谐波的幅值 ,某些文献称低于基波频率的间谐波为次谐波;

  以n次谐波谱线为中心 ,左右各4根谱线及第五根谱线的1/2加上n次谐波的方和根为n次谐波群;

  n次谐波谱线及n+1次谐波谱线之间的所有间谐波的方和根代表n次间谐波群;

  以n次谐波谱线为中心 ,左右各1根谱线加上n次谐波的方和根为n次谐波中心子群;

  间谐波群代表的间谐波组左右各去除一根谱线 ,求方和根 ,获得n次间谐波中心子群。

谐波群、间谐波群、谐波中心子群及间谐波中心子群频谱示意图

图2、谐波群、间谐波群、谐波中心子群及间谐波中心子群频谱示意图

  在光伏发电站中 ,40次以上的谐波 ,称为高频分量 ,高频分量接纳类似谐波群的方法举行形貌 ,与谐波群差别之处在于:

  1、高频分量以从2.1kHz最先 ,以200Hz为宽度举行频带分组 ,最高频率的高频分量的中心频率为8.9kHz。

  2、盘算高频分量时 ,傅里叶时间窗取100ms。

图3、光伏发电站高频分量频谱示意图

图3、光伏发电站高频分量频谱示意图

  【扩展阅读】WP4000变频功率剖析仪——可丈量光伏发电站谐波、间谐波、谐波群、间谐波群、谐波中心子群、间谐波中心子群及2.1kHz~8.9kHz高频分量的谐波检测仪。



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