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　　由于非線性特性電氣設備的使用，產生了周期性非正弦電量。對這些周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量即稱為諧波。民用建筑電氣設備中存在著眾多的非線性特性負載諧波源，如：熒光燈、氣體放電燈、計算機、UPS裝置、電子調速裝備、軟起動設備等。在現代化的劇場、禮堂中，存在著很多諧波源，例如音響、中央空調、舞臺燈光等等。尤其是舞臺燈光的可控硅調光裝置引起的電流波形畸變，使諧波問題尤為嚴重。他們都能產生大量的諧波，而這些諧波的疊加將產生大量的諧波電流，從而造成了設備的燒毀和開關的跳閘。

　　本文針對現代劇場的特殊電能諧波環(huán)境，提出了針對性的全面諧波治理的理念，并且選擇一個案例進行分析。

 

　　可控硅調光器是目前舞臺上的主流調光器。 舞臺燈光用的各種調光器實質上就是一個單相的相位控制交流調壓器。

　　在正弦交流電壓過零后的某一時刻t1（或某一相位角wt1），在可控硅的門極上加一觸發(fā)脈沖，使可控硅導通，這一導通將維持到正弦波正半周結束。因此在正弦波的正半周（即0～p區(qū)間）中，0～wt1范圍可控硅不導通，這一范圍稱為控制角，常用a表示；而在wt1～p間可控硅導通，這一范圍稱為導通角，常用?表示。同理在正弦交流電壓的負半周，對處于反向聯(lián)接的另一個可控硅（對兩個單向可控硅反并聯(lián)而言）在t2時刻（即相位角wt2）施加觸發(fā)脈沖，使其導通。如此周而復始，對正弦波的每一半周期控制其導通，獲得相同的導通角。如改變觸發(fā)脈沖的施加時間（或相位），即改變了導通角?（或控制角a）的大小。導通角越大調光器輸出的電壓越高，燈就越亮。從上述可控硅調光原理可知，調光器輸出的電壓波形已經不再是正弦波。

 

　　對該周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解可知,可控硅調光過程中輸出的負荷電壓除含有與電源同頻率的基波成分外，還含一系列頻率為電源頻率奇次倍的高次諧波，這些高次諧波向空中大量幅射，也會通過導線傳導到其它負載，引起電源電壓波形畸變。

　　根據對某劇場/會堂硅柜室和調光室進行的高次諧波污染檢測，數據表明：

1、 高次諧波污染對精密電腦控制系統(tǒng)的安全正常運行所帶來的隱患

2、 高次諧波污染造成電壓不穩(wěn)而產生的調光不均及燈光閃爍現象

3、 音頻頻帶受到噪聲干擾，電能浪費、設備發(fā)生故障。

4、 無功補償無法正常投入，并且經常發(fā)生電容爆炸事故。

以下是ELECON公司對某電視臺/劇場/會堂硅柜室和調光室進行的高次諧波污染檢測數據：

1） 采用TDS1001B數字存儲分析儀（美國），針對性測量2k-100khz附近的諧波

　　從圖1硅柜室電網電壓時域波形上可見明顯的畸變，存在高頻的干擾。從FFT上可見，在15KHZ附近一段頻域上有高達20DB的高次諧波電壓，諧波含有率>5%。

2）采用FLUKE434 三相電能質量分析儀（美國），針對3-49次諧波的：

　　這是在調光開到62%時的諧波電流數據，這是最嚴重的情況，三次諧波的THD高達67%。 下圖可以看出電流波形畸變嚴重。

 

　　這是電壓波形，有明顯的鋸齒。   A相的電壓電流波形

3）        針對以上情況的全面諧波治理:

　　對于劇場的諧波，又有其特點：

* 只有開調光設備時才有諧波，諧波產生的時間占整個工作時間很少。

* 短暫的諧波對控制設備影響很大，但是對配電設備影響小。