基于IEC标准的谐波研究

这种做法, 基本上在欧洲使用, 亚洲, 和许多其他地区, 与 IEEE 方法的不同之处在于其规范结构, 特别是关于测量技术和光谱分组 .

1. IEC 规范框架和基本原则

与 IEEE 方法不同, 重点关注连接点的限制, IEC架构是模块化的. 它清楚地区分了测量方法, 设备排放限值, 和网络分析技术.

1.1 IEC 的结构 61000 Series

用于全面的谐波研究, 您必须了解多个标准之间的相互作用:

  • 符合IEC 61000-4-7: 这是你学习的技术核心. 它定义了测量 “工具箱”: 如何仪器, 样本, 和处理谐波和间谐波信号高达 9 千赫 .
  • 符合IEC 61000-4-30: 这定义了测量仪器的性能等级 (A级进阶学习, 保证最高精度) .
  • 符合IEC 61000-3-2 / -3-12: 这些规定了单个设备的谐波电流发射限值 (≤16A 且 >16A的相, 分别) .
  • IECTR 61000-3-6 / -3-7: 技术报告 (非规范但具有权威性) 提供确定中压扭曲装置连接限制的原则, 高压, 和超高压网络.

1.2 IEC 的关键定义 61000-4-7

IEC 引入了处理谐波非平稳性质的具体概念:

  • 光谱成分 (慈): 离散傅立叶变换的 RMS 值 (密度泛函理论) 给定频率的输出 (5 赫兹分辨率) .
  • 谐波子群 (HG): 对抗光谱泄漏效应, 精确的谐波线与两条紧邻的谱线组合在一起. 该值用于与限制进行比较 .
  • 间谐波子组 (免疫组化): 位于连续谐波之间的频谱分量的分组 .

频率轴 — 5 赫兹箱 (10-循环窗口, 50 赫兹系统)

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 赫兹 HG 小时= 1 (50 赫兹) 免疫组化 h=1 和 h=2 之间 HG 小时= 2 (100 赫兹)
$$G_{新加坡,Ĥ} = \sqrt{\和_{我=-1}^{+1} C^2_{n \cdot h + 我}}$$

谐波子群 HG

$$G_{伊斯格,Ĥ} = \sqrt{\和_{我=2}^{N-1} C^2_{n \cdot h + 我}}$$

间谐波子组 IG(N= 10, 所以我= 2..9, 8 垃圾箱)

$$G_{新加坡,小时+1} = \sqrt{\和_{我=-1}^{+1} C^2_{Ñ(小时+1) + 我}}$$

谐波子群 HG (小时+1)

谐波子群 (HG) — 谐波仓 ± 1 邻居 间谐波子群 (免疫组化) - 8 谐波之间的区间

图 1: 根据 IEC 的谐波和间谐波分组

技术说明: n 阶调和子群 (HGÑ) 是谐波线 n 与两条相邻谱线的平方和的平方根. 该方法减少了基频波动引起的不确定性 .

2. 数据采集​​和建模

基于 IEC 研究的准确性取决于严格遵守测量参数和详细的源特征.

2.1 网格数据和连接点

  • 栅极阻抗: 与美国的做法不同, 经常使用短路比, 欧洲的做法 (与英国的 G5/4 或 G5/5 等指南保持一致) 通常需要谐波阻抗. 理想的情况下, 网络运营商提供阻抗位点 作为频率的函数的 .
  • 背景失真: 现场测量根据符合IEC 61000-4-30 A级 (10-循环窗口, 精确同步) 在一个有代表性的时期内 (经常一个星期) .

2.2 非线性负载数据 (诺顿模型)

而IEC 61000-4-7 没有规定具体的计算模型, 行业实践和新标准 (像国际电工委员会 61400-27-3 对于可再生能源) 需要稳健的模型 :

  • 谐波电流源 (伊赫): 转换器或负载的发射光谱, 根据 IEC 在实验室测量 61000-3-2.
  • 诺顿阻抗 (Zh): 从负载端子看到的内部阻抗. 对于检测负载与网络之间的谐振现象至关重要.

表 1: 测量参数符合 IEC 61000-4-30 仪器类

范围 A级 (研究) S级 (调查)
测量不确定度 (电压) ±0.1% (为你> 1% 您名义) ±1.0%
同步 具有频率跟踪功能的稳健 PLL 可能不那么严格
时间聚合 很短 (3小号) 和短 (10分钟) 价值观 完全相同的

针对网络运营商的合规性研究, 必须使用 A 类仪器 .

3. 根据 IEC 的逐步分析方法

3.1 频率扫描分析

计算变形之前, 确定组合系统的共振频率 (格 + 电缆 + 装置的变压器).

  • 方法: 注入电流为 1 A 在可变频率下并计算所得阻抗.
  • 目标: 识别并联阻抗峰值.
  • 特定 IEC 风险: 间谐波子组 (免疫组化) 可以激发这些共鸣, 即使整数次谐波被滤除.
阻抗 |在| (Ž) 感抗 ωL 电容式 1/ωC 谐振 (250 赫兹)
f资源 = 250 赫兹 — 第五次谐波 在高峰 ≈ 38 Ž — 并联谐振 Q ≈ 8 — 品质因数

图 2: 频率扫描和共振风险

阻抗峰值为 250 Hz 会放大 5 次谐波. 如果峰值位于 275 赫兹, 该频率附近的间谐波分量将成为问题.

3.2 安装贡献的计算 (增量式)

IEC 方法, 被 G5/5 等指南采用, 区分您网站的增量贡献 和总失真.

  • 公式: 使用诺顿模型.在Ĥ,公司=在格(Ĥ)×在load(Ĥ)在格(Ĥ)+在load(Ĥ)×我Ĥ,源​在实践中, 软件 (电源工厂, ETAP, EMTP) 求解每个频率的系统.
  • 确认: 该增量电压不得超过背景电压的一定百分比 (经常 1% 至 2% 取决于国家指南).

3.3 谐波子组的计算

这是 IEC 方法中最具特色的步骤. 您没有提供确切的信息 250 赫兹线, 但HG5子组.

  1. 对 a 执行 DFT10-循环窗口 (200 女士 50 赫兹, 〜166.6 毫秒 60 赫兹) .
  2. 获得频谱分量 C_i 5 赫兹步长.
  3. 计算谐波次数 *n* 的子组:

ĤĝÑ=Σ我=-1+1Ç我2

哪里Ç0​ 是精确的谐波线, 和Ç-1​和Ç+1​ 是相邻的线 .

3.4 时间汇总和统计评估

符合IEC 61000-4-30 需要聚合来平滑变化 :

  1. 非常短的值 (3 秒): 聚合 15 的窗户 200 毫秒.
  2. 短值 (10 分钟): 聚合 200 3s 的值.
  3. 比较: 通常根据短期值验证合规性 (10 分钟), 确保 95% 的价值观 (或 99% 取决于合同) 低于计划限制.

4. 合规及研究报告

4.1 兼容性和规划级别的比较

IECTR 61000-3-6 定义了三个不同的级别 :

  • 排放水平: 您的安装注入了什么 (计算出的 HG 和 IG).
  • 规划层面: 网络运营商的内部限制, 比兼容级别更严格, 维持安全裕度.
  • 兼容级别: 参考干扰电平 (例如, 总谐波失真 = 8%) 在哪 95% 设备预计能正常运行 .

您的报告必须证明您的贡献和背景失真的总和低于公共耦合点的规划水平 (PCC).

4.2 缓解和过滤

如果超出限制, 研究必须提出解决方案:

  • 无源滤波器: 针对有问题的谐波子组进行调整 (HG).
  • 有源滤波器: 注入电流实时消除谐波.
  • 失谐: 修改阻抗 (例如, 添加线路电抗器) 将共振峰移离临界频率.

4.3 最终报告的内容

符合 IEC 标准的报告必须包括:

  • 单线图 安装和上游网络.
  • 输入数据: 电网阻抗, 负载电流谱 (具有符合 IEC 的测量或认证证明 61000-3-2).
  • 模拟结果: 正常和应急操作条件下的 HG 和 IG 表.
  • 统计分析: 计算水平与限制相比的累积概率曲线 .

结论: 明确的合规声明或纠正措施计划.

 

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