1、.1、無線電力傳輸和諧波無線電力傳輸介紹s r , 的系統(tǒng)框圖如圖1 所示。電源（220V 的頻率變?yōu)殡姶虐l(fā)射系統(tǒng)的諧振頻率，并提供給電磁發(fā)射系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)利用發(fā)射線圈將能量傳遞至電磁接收系統(tǒng)的接收線圈圖 1-1 率與收發(fā)線圈的固有頻率一致時(shí)，能量將通過磁共振方式傳遞。圖 1-1 WPT 系統(tǒng)框圖磁共振 WPT 1-2 所示四線圈模型，激勵(lì)線圈和負(fù)載線圈是由單匝線圈組成，發(fā)射線圈和接收線圈是由多匝線圈組成。1-2 電磁發(fā)射和接收系統(tǒng)示意圖WPT 電力系統(tǒng)諧波介紹及危害電力諧波介紹電力系統(tǒng)的諧波問題早在 20 世紀(jì) 20 1945 年 J.C.Read 發(fā)表的有關(guān)變流20 世紀(jì) 50 年代和 6

2、0 20 世紀(jì) 70 年代以來，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置（電）導(dǎo)納和輻射的形 嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行。電力諧波的危害 1）由參考文獻(xiàn)可知，因諧波而損壞的電器設(shè)備中，電容器約占 40%，與其串聯(lián)的電抗器約占30%。諧波對(duì)電網(wǎng)的影響諧波電流在電網(wǎng)上流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有功功率損耗（簡(jiǎn)稱線損的一部分。諧波對(duì)電力計(jì)量的影響 IEEE）曾成立了有關(guān)非正弦波形情況下計(jì)量?jī)x表1996 諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)制定抑制諧波的標(biāo)準(zhǔn)是解決電力系統(tǒng)諧波危害和影響的重要措施1984 1993 年分別制定了抑(IEEE)際電工委員會(huì)(IEC)和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議 (CIGRE)也紛紛推出了各自建議的諧波標(biāo)準(zhǔn)，其

3、中較IEEE519-1992 IEC555-2（1993 IEC1000-3-2 代替。研究的重要性，另一方面也預(yù)示著這一領(lǐng)域的研究將取得重大突破。設(shè)備的使用者越來越關(guān)注電氣諧波對(duì)電力系統(tǒng)及設(shè)備本身所帶來的危害及不良影響IEEE 及 IEC 已經(jīng)引起了電力電子技術(shù)工業(yè)界的高度重視。IEC1000-3-2接入交流低壓電網(wǎng)設(shè)備的電流限EN61000-3-216A 的電力電子產(chǎn)品要在歐洲銷售都必須服從這一歐洲標(biāo)準(zhǔn)目前所有的諧波標(biāo)準(zhǔn)分成三大類：1）對(duì)用戶及系統(tǒng)的限制標(biāo)準(zhǔn)，有 IEEE-519-1992、IEC1000-2-2 和 IEC1000-3-6 等；IEC1000-3-2(16A ) IEC1

4、000-3-4(1675A)IEEE 標(biāo)準(zhǔn)；3）諧波的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn) IEC1000-4-7。IEC1000-3-2 IEC1000-3-4 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)個(gè)別諧波進(jìn)行了限制，因而它對(duì)IEEE-519 對(duì)個(gè)別諧波也作了限制，但它的主要目的是限制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn) PCC(point of common coupling)的諧波大小。由于在某些工業(yè)場(chǎng)合極難實(shí)現(xiàn)IEC1000-3-4 IEEE-519 發(fā)送，這也反映了工業(yè)領(lǐng)域?qū)θ嘀C波標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)烈要求。1.3.1 IEC1000-3-2 簡(jiǎn)介IEC1000 標(biāo)準(zhǔn)系列涉及到所有的電磁設(shè)備，其中 IEC1000-3-2 是針對(duì)小型電氣設(shè)備而制定的，它的重點(diǎn)放在公眾的“低壓

5、”、“家用”的設(shè)備方面，對(duì)相電流小于或等于 16A 的電氣設(shè)備所產(chǎn)生的諧波做出了限制。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波的限制分 A，B，C，D 四個(gè)等級(jí)，因?yàn)樗婕暗膶?duì)象是應(yīng)用最為廣泛的，如整流裝置一類的功率電子設(shè)備，且電流波形較為特殊， 因而它也是這當(dāng)中最具爭(zhēng)議的標(biāo)準(zhǔn)。表 1-1 列出了對(duì)D 級(jí)設(shè)備的諧波限制標(biāo)準(zhǔn)，D 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的最大輸入電功率為 600W。表中僅列出了對(duì) 13 次以下諧波的限制。表 1-1 IEC1000-3-2 對(duì) D 級(jí)設(shè)備的諧波限制標(biāo)準(zhǔn)1.3.2 IEC1000-3-4 簡(jiǎn)介IEC1000-3-4 除涉及到單一設(shè)備的諧波限制標(biāo)準(zhǔn)之外，還涉及到整個(gè)系統(tǒng)的安裝設(shè)備(short circu

6、it current ， 定義為最大短路電流與額定負(fù)載電流之比。表 1-2 列出了輸入電流大于 16A 設(shè)備的諧波限制標(biāo)準(zhǔn)(只列出了 13 次以下的諧波)。表 1-2 IEEE-3-4 對(duì)三相設(shè)備的諧波限制標(biāo)準(zhǔn)1-3 IEC1000-3-4 20%，如果三相不平衡，則每相都應(yīng)服從單相的諧波標(biāo)準(zhǔn)。表 1-3 IEC1000-3-4 對(duì)所有諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)1.3.3 IEEE-519 簡(jiǎn)介為了防止設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流回流到供電系統(tǒng)，并對(duì)其它用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響， IEEE-519 對(duì)系統(tǒng)共同連接點(diǎn)的諧波電壓和諧波電流加以規(guī)范，它把規(guī)范的目標(biāo)放在包括電流和電壓諧波在內(nèi)的大功率商業(yè)及工業(yè)用戶群。1-4 I

7、EEE-519 對(duì)電壓諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)。表 1-4 IEEE-519 對(duì)電壓諧波的限制標(biāo)準(zhǔn)表 1-5 列出了低于 69kV (表中數(shù)值為諧波的安培數(shù))和總諧波畸變系數(shù) (THD)值的限制，而偶次諧波限制在奇次諧波的25%以下。從表 15 )和控制方 式十分重要。表 1-5 IEEE-519 電流限制值2、無線電力傳輸諧波對(duì)計(jì)量的影響電過程產(chǎn)生諧波對(duì)計(jì)量的影響。諧波的定義及性質(zhì)波形畸變是由電力系統(tǒng)中的非線性設(shè)備引起的”。在頻域分析中，將畸變的周期性電壓和電流分解成傅立葉級(jí)數(shù)關(guān)于工程實(shí)際中出現(xiàn)的諧波問題的描述及其性質(zhì)需明確下列幾個(gè)問題：h 必須為基波頻率的整數(shù)倍。如我國(guó)電力系統(tǒng)的額定頻率為 50Hz

8、，則基波頻率為 50Hz，2 次諧波頻率為 100Hz等。(inter-harmonics)低于工頻的間諧波又稱為次諧波harmonic。供電系統(tǒng)典型諧波源：系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的設(shè)備即諧波源，是具有非線性特性的用電設(shè)備。當(dāng)前，電力系統(tǒng)的諧波源，就其非線性特性而言主要有三大類：PWM 電弧型：交流電弧爐和交流電焊機(jī)等。計(jì)量用電能表介紹100 1 千瓦平。電能計(jì)量的數(shù)學(xué)原理如下：（1）p 的瞬時(shí)值用數(shù)學(xué)公式表示為單相電能表是應(yīng)用最多的一種表，廣泛使用在居民、機(jī)關(guān)、商店等照明用電消費(fèi)中。即可采用二元件電能表來測(cè)量三相三線的電能損耗，但電壓線圈承受的電壓分別為線電壓uab 及 ucb，也可利用三只單相表合

9、為三相電能表。電能和功率的關(guān)系為：電能表測(cè)量的電能就是按公式（1.5）計(jì)算的有功電能。感應(yīng)式電能表是利用處在交變?yōu)槭闺娔苡?jì)量?jī)x器儀表適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)代化和電能管理現(xiàn)代化飛速發(fā)展的需求系統(tǒng)也急需能提供數(shù)字（或脈沖）20 世紀(jì) 70 年代初起就已開始在一些工業(yè)化國(guó)家逐步大面積采90 年代不斷改進(jìn)脈沖式電能表為了替代由感應(yīng)式機(jī)構(gòu)測(cè)量交變電能，從 70 諧波對(duì)感應(yīng)式電能表的影響：電能表的頻率特性是畸變波形對(duì)電能表計(jì)量影響的重要依據(jù)平坦，表明電能表是否能夠準(zhǔn)確計(jì)量諧波功率。感應(yīng)式電能表的頻率特性曲線如圖 2-1 所示2-1 感應(yīng)式電能表頻率特性曲線圖 21 0.2（超前0.（超前0.（后0.2（滯后。感應(yīng)式電能表接入系統(tǒng)中，當(dāng)頻率變化時(shí)可以得到：計(jì)量高頻電能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)誤差；1000Hz -90%；要有以下幾個(gè)方面：而影響電能表的測(cè)量精度；頻率的升高而增大，使得電能表轉(zhuǎn)速變慢，產(chǎn)生負(fù)誤差；MQ 負(fù)荷的補(bǔ)償力矩與頻率成反比，當(dāng)頻率升高時(shí)，補(bǔ)償力矩MT 生負(fù)誤差，并且這種影響的大小隨負(fù)荷的大小不同而不同，負(fù)荷電流愈小影響愈大。從圖 2-1 由于相位補(bǔ)償線圈對(duì)每一頻率并非達(dá)到最佳補(bǔ)償所致