谐波电流与谐波电压的关系

变频器工作时，之所以产生谐波电流，是因为变频器输入端的整流电路阻抗不是一个定值，其阻抗着外加电压的变化发生变化，这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦电流。

单相整流器由整流桥和平滑电容构成。一般情况下，负载的电流由平滑电容供给，仅当正弦波的电压高于平滑电容的电压时，才会有电流流入电容和负载中，因此仅在电压峰值处产生脉冲状，这种脉冲电流中包含了丰富的谐波成分。同样的道理，三相整流器也会产生谐波电流，但是这时对应每个波峰，不是一个脉冲电流，而是两个脉冲电流。 

无论单相整流器还是三相整流器，他们的电流波形都发生了畸变，不再是正弦电流，因此包含了谐波成分。产生谐波电流的负载称为非线性负载，与之对应，不产生谐波电流的负载称为线性负载。线性负载的阻抗不会随着施加在其上面的电压发生变化。这时，流过负载的电流I=U/R，这意味着电流I与电压U是线性关系，线性负载由此得名。当电压为正弦波时，充过线性负载的电流依然为正弦电流，因此不会产生谐波电流成份。

理想的电阻、电感和电容都是线性负载。但是实际的电感可能是非线性负载，例如，带有铁芯的电感，其电感量随着外加电压而变化(随之而来的是阻抗变化)，因此是非线性负协。变压器产生谐波电流就是这个道理。 

非线性负载的阻抗随着施加在其上的电压 变化，这时流过它的电流与施加在它上面的电压 不是线必关系，故称其为非线性负载。对这样的负载施加正弦波电压时，流过负载的电流值不再是正弦波，其中包含量谐波成分。 

带平滑电容的整流器是较常见的非线性负载，它产生的谐波电流与电路结构有关。整流器从电网吸取脉冲电流，每个交流电周期整流出的脉冲称为这个整流器的脉数。例如：对于单相整流电路，每个周期输出2个直流脉冲，因此称为二脉整流器;对于三相整流电路，每个周期输出6个脉冲，因些称为6脉整流器。除此以外，还有12脉整流器、13脉整流器等。 

总结：变频器的谐波电流是由变频器整流输入电路导致的。不同脉数的整流器产生的谐波成分不同，三相六脉整流器产生的谐波电流以5次、7次、11次、13次为主。增加变频器输入整流器的脉数可以减小谐波电流。

电网上同时存在着谐波电流和谐波电压，谐波电流与谐波电压之间的关系是很多人感到迷惑的问题。

首先需要搞清楚谐波电压与谐波电流的因果关系。

谐波电流是非线性负载产生的，这些非线性负载从电源吸取非正弦波的电流，这些非正弦波电流中包含了谐波电流。

谐波电流流过线路阻抗时，在线路的两端产生了谐波电压（欧姆定律），谐波电压是由谐波电流产生的。打个比方，谐波电流是蛋，在一定条件下(线路存在阻抗)，孵化出了谐波电压这个鸡，（困惑我们的可能还有先有蛋还是先有鸡）

如图2-1所示

如果特定的配电系统对于N次谐波电流的阻抗为Z­_N,谐波电流I_N在配电系统上产生的谐波电压V_N为：

V_N=I_N*Z_N

式中：电网阻抗ZN包括了变压器的阻抗和配电线的阻抗，如图2-1：

这里所说的阻抗包含了电阻和电抗两部分，电抗部分包含了电感的感抗，和电容的容抗。按照这个概念，将上图进一步细化，就得到了下图所示的网络

图中的各元素的含义如下：

L1：变压器绕组电感

R1：变压器绕组电阻

L2：配电线路分布电感，大约每米1μH

R2：配电线路分布电阻

C1：变压器绕组电容+补偿电容，有系统有补偿电容时，可以忽略绕组的电容。

C2：配电线路分布电容：大约每米100pf，当系统有补偿电容时，由于其数值很小，可以忽略。

如果不考虑系统有补偿电容的情况，并且仅考虑谐波电流（频率较低），则可以忽略C1、C2；这时系统的阻抗可以简化为：

Z=R1+R2+Jω(L1+L2)

式中：ω为电流的角频率，等于2πf，f是电流频率

从上式可以看出，配电线路对于基波和谐波，以及不同次数的谐波具有不同的阻抗值，谐波的次数越高，阻抗值越大。

电网的阻抗越高，同样的谐波电流产生的谐波电压越大。

需要特别注意的是，配电线路的感抗是不容忽视的。

对于标准的电网（提供纯净50hz电压），其上产生的谐波电压是由非线性负载发出的谐波电流产生的，同样的谐波电流在不同的条件下产生的谐波电压不同，电源越弱（包括小容量的变压器、自备发电机、UPS电源等），产生的谐波电压越大；距离电源（变压器、发电机、UPS等）越远，谐波电压越大。有些谐波问题仅在使用应急电源时才暴露出来。