(完成)对称三相电路高次谐波电路分析与仿真(以三相三线制为例)

实验四

对称三相电路高次谐波电路分析与仿真（以三相三线制为例）

一、实验目的

1、了解对称三相电路高次谐波的基本知识；

2、通过仿真验证高次谐波的存在（以三次谐波为例）；

3、通过仿真来说明高次谐波对电路可能的影响（以三次谐波为例）。

二、原理说明

在对称三相电路中，三相电源是对称的正弦量，但是在实际的工程应用中，由于三相发电机发出的三相电压的波形存在一定的偏离，因此就含有一定的谐波成分。另外，由于三项电路中的非线性元件如三相铁芯变压器等的作用，也会使三项电路中的电压、电流中含有高次谐波。但由于电路对称等原因，因此高次谐波均为奇数次谐波，偶数次谐波在电路中被抵消而无法被测得。

谐波分量可以分为一下三个相序对称组：

1） 正序组：3k+1奇数次的谐波均为正序组，除去基波外还有七次，十三次等谐波。

2） 负序组：3k-1奇数次的谐波均为负序组，除五次谐波外还有十一次，十七次等谐波。

3） 零序组：3k奇数次的谐波均为零序组，除三次谐波外还有九次，十五次等谐波。

在Y-Y连接中，三相三线制的中性点电压为零序分量所产生的电压分量，三相四线制的中性线电流为零序分量所产生的电流分量

三、实验内容

电路为课本8-12习题

按原理图连接电路

ACACAC通过理论计算

我们可以得到：

Uph180V

UL180*3311.8V

ILIph18018A6j8

UN40V

如图我们进行模拟实验

通过MULTISIM模拟我们可以验证出我们理论值的数据与实际情况是一致的。

我们测量了线电压和相电压的波形如下（蓝色为线电压，红色为相电压）：

电源的波形为相电压为马鞍波，线电压为正弦波。

负载波形如下

我们可以从波形中得出，负载电压不含三次谐波分量，由于线电压与相电压的相位相

o差30，且为3倍的关系，因此波形与理论相符。

四、实验分析

由上面的数据和波形分析，我们可以得到，在负载中，零序分量由于电路设计的原因而被抵消掉了，因此我们在测量中无法测的，而正序分量可以被测的（负序分量也可以被测的，但本试验中没有做关于负序分量的测试）。从电源中我们可以看出，高次谐波的存在会影响电压的波形，该实验中为马鞍波，但对电力系统影响更大的为尖顶波，可能会产生大电流而使得元件或用电器被烧坏。因此我们在实际的生产过程中会尽量消除电网中的高次谐波。

五、实验小结

对于高次谐波的仿真，我对高次谐波的产生和对于用电器的危害有了更为深入的了解，在实验过程中，由于对电感的计算有误，因此在仿真的初期，数值与计算值存在着很大的误差，在后来的的实验过程中改正后，得到了正确的波形，并验证了零序分量，正序分量在三相三线制中存在与否的问题。