逆变器电压谐波（逆变器产生谐振的原因）

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谐波对并网逆变器的影响

1、谐波对并网逆变器的影响主要体现在降低能效、增加损耗、干扰信号以及可能引发的稳定性问题。首先，谐波会导致并网逆变器能效降低。谐波是电流或电压中的非正弦周期性分量，它们会在电力系统中产生额外的热量。这些热量不仅造成了能量的浪费，还会加速逆变器内部元件的老化，从而缩短设备的使用寿命。

2、谐波是正弦波的倍数频率分量，会影响电网的电压波形，引起电压波形畸变。大量谐波成分可能导致电网中其他设备的故障、电磁干扰或噪声等问题。幅值失真：逆变器输出的交流电波形不完全是纯粹的正弦波形，而是含有一定的畸变，即幅值失真。由于逆变器的设计缺陷、负载变化或工作条件不良等原因造成。

3、谐波的危害在于使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。因此电网公司对并网逆变器输出的电流都有谐波要求，行业标准是小于额定电流的3%。

逆变器谐波测试的目的

电网环境如果谐波过大，有可能会损坏用电器。谐波 （harmonic wave），从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。

电网环境如果谐波过大，有可能会损坏用电器，因此国家对光伏并网逆变器有一个并网电流谐波的要求，一般是要求总谐波不超过5%，然后2-40次谐波都分别有含量的要求，具体值可参考并网逆变器的国家标准，即金太阳标准。

测试逆变器在面对电压波动和闪烁时的适应性，确保其能稳定工作。最大功率追踪（MPPT）精度试验：评估逆变器的MPPT功能精度，确保其能高效跟踪光伏阵列的最大功率点。

并网电流谐波试验：检查逆变器产生的电流是否符合电网标准，降低谐波影响。功率因数测定试验：测试逆变器在工作时的功率因数，确保其能有效利用电网能源。电网电压响应与频率响应试验：验证逆变器对电网电压和频率变化的适应能力。直流分量试验：检查逆变器在直流输入时的性能稳定性。

这些谐波不仅使电机转矩波动，增加振动和噪声，甚至可能导致系统共振，损坏磁钢和转轴，同时加剧铁心和绕组的损耗，降低电机效率和控制性能，温度升高可能损害电机材料和电磁特性。谐波主要来自两个源头：逆变器非线性效应和电机本体设计偏差。逆变器的死区效应或IGBT的压降会在 PWM 控制中引入时间谐波。

为什么三电平逆变器的谐波含量比两电平逆变器的少?

三电平逆变器输出的电压波形更加接近正弦波，具有更低的总谐波失真（THD），这是由于其额外的零电平通路，使得相电压可输出三个电平，从而减少了谐波成分。在损耗方面，三电平逆变器通过降低器件的阻断电压，提高了系统成本效率，尤其是在高频工况下，三电平逆变器的效率更优。

单相三电平逆变器采用多电平输出技术，与传统的二电平逆变器相比，其输出波形更接近正弦波，谐波含量较低。 该逆变器能够有效降低电磁干扰，因为其多电平输出特性减少了输出端的电压纹波，从而减轻了对其他电子设备的干扰。

多电平输出，相比传统的二电平逆变器，单相T型三电平逆变器具有更多的输出电平，可以产生更接近正弦波的输出波形，减小了谐波含量。降低电磁干扰，多电平输出可以减小逆变器输出端的电压纹波，从而降低电磁干扰对其他电子设备的影响。

主要的优势有：同样的开关频率，三电平的电流开关纹波为2倍开关频率，这样可以减小逆变器的电感（电感值可以减小一半，电流基本不变，电感的体积减半），同样DC直流母排可以减小，高频电流纹波减小了。逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220V，50Hz正弦波）的转换器。

三电平指的是三种电平状态：高电平V/零电平0V、低电平-V/2。这实质上是开关阀值的问题，为输出提供了三种电平状态。三电平控制技术主要应用于变频器中，通过钳位电路解决了功率器件串联问题，并使得相电压输出具有三个电平。三电平逆变器主回路结构简单，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。

一电平：一电平的电流谐波含量比二电平、三电平、多电平要更小、电流波形畸变率也更低。二电平：二电平的电流谐波含量比一电平要更大、电流波形畸变率也更高，比三电平、多电平的电流谐波含量要更小、电流波形畸变率也更低。

三相逆变器SPWM三次谐波注入仿真分析

负载相电压呈现出五电平特性，THD为69%，这进一步揭示了SPWM技术在实际应用中的复杂性与优化空间。通过这个仿真过程，我们得以深入理解SPWM技术在三相逆变器中的实际应用，以及三次谐波注入对性能的影响，为未来的优化设计提供了宝贵的数据和见解。

传统的载波移相SPWM技术通过叠加多载波与正弦波，生成控制脉冲驱动变流器，但三次谐波注入技术的引入进一步提升了系统性能。研究表明，采用三次谐波注入后，输出电压有效值增加，谐波含量减小，显著改善了系统效率。对于三相逆变器，最大调制度M的通常理解为1，但在理解三次谐波注入后，这个值可以提高到15。

许多资料在证明这一结论时，先设定三次谐波存在，然后反向地代入开关时间的计算公式，从而计算出三次谐波的表达式，然而这是逆向的逻辑。本文以NPC三电平逆变器的svpwm调制为例，从开关时间的计算公式出发，正向地证明这一结论并计算三次谐波的表达式。

三相变频器对称性做的好的话没有三次谐波，而且是指线电压没有3次谐波。线电压之所以没有3次谐波是因为，三个线电压之间相位依次相差120°，对于三次谐波而言，频率是三倍，就相当于差了360°，也就是说同相位，同相位的两个相同幅值的正弦波，其电位差等于零。

理论和实践都表明，SPWM调制产生的脉冲电压包含了与理想正弦电压相对应的基波分量。通过提高SPWM调制频率，可以使得最低次谐波的频率接近SPWM的开关频率（即每个基波周期内的脉冲数）。 当开关频率足够高时，可以使用较小的滤波器滤除大部分谐波，从而实现更高的输出电压基波频率。

普通PWM技术通过固定幅值的调制波与三角载波相交，产生方波输出，虽能改变输出频率，但因高次谐波丰富，正弦波质量受限。SPWM技术则利用正弦规律变化的占空比，通过ADC将模拟正弦信号截取三角波载波，生成SPWM信号。DAC驱动逆变器，结合滤波，最终产出低谐波、高纯净度的正弦波。

逆变器谐振提高载频的原理

1、逆变器谐振提高载频的原理是利用逆变器输出电压的高次谐波分量与负载电路的谐振频率相匹配，从而增加负载电流的幅值，提高逆变器的输出功率。逆变器谐振可以分为串联谐振和并联谐振两种类型，工作原理和特点有所不同。

2、它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。高压变频器工作原理 工作原理。Power SmartTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。

3、电气绝缘节工作原理：本区段的调谐单元对相邻区段的载频信号呈现串联谐振，相当于一根短路线，使相邻区段的载频信号进入不了本区段。调谐单元对本区段的载频信号呈现并联谐振，出现高阻，有利于传输和接收本区段的信号，这样就实现了不同区段两种载频信号的电气隔离。

三相逆变器的输出电流中含有高次谐波时将带来哪些不利影响

1、当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌人大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声。变压器 电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声。

2、影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40％；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。

3、当高次谐波产生时，由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，因而导致过热、甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动和噪声，甚至爆炸。

4、首先，谐波会导致并网逆变器能效降低。谐波是电流或电压中的非正弦周期性分量，它们会在电力系统中产生额外的热量。这些热量不仅造成了能量的浪费，还会加速逆变器内部元件的老化，从而缩短设备的使用寿命。例如，谐波引起的额外温升可能使逆变器中的电容器、电感等关键元件性能下降，影响整体效率。

关键词：逆变器电压谐波