“晶闸管变换器工作时需要吸收无功功率，并且在电网测会产生很大的谐波电流”这句话要怎么理解？

Question

在关于电流器的一篇论文中有上面的一句话，要怎么理解呢？晶闸管变换器工作时是怎样吸收无功功率的？谐波电流是哪些谐波电流，怎么产生的。希望知道的人帮忙解答一下，小弟不胜感激。

Answer 1

呵呵
先说说谐波吧，什么是谐波？简单地说，电力系统把50赫兹的电压或者电流波，叫做基波，不是50Hz的电压、电流就是电压谐波、电流谐波（或谐波电流）。
晶闸管是非线性元件，电网中还有比如：大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯，等等，这类设备的工作电流与电压不成正比，都非线性的负载。
发电机发出的电能，本来是比较规整的50Hz的频率，但是如果负载是非线性设备，就会产生谐波。比如单相整流器，就把50Hz的基波，“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号，就出现了谐波。这种会产生谐波的设备，我们常常叫它“谐波源”。
谐波的次数：谐波的频率与50Hz的比值，就是谐波的次数，比如：150Hz的，叫3次谐波，350Hz的，叫7次谐波，等等。
电网中，奇次谐波较常见，最多的是3、5、7、9次。偶次谐波很少见。由于谐波次数越高（频率越高），谐波的衰减就越快，所以21次以上的谐波，在电网中很少，因此谐波的监测与治理，都不超过21次。

由于谐波也是能量，是负载从电源供给的能量中产生又还给电网（自身不需要）的，这就形成了类似电动机的建立磁场的能量——需要电源提供但是又不消耗——就是无功功率。这就是晶闸管需要“吸收无功功率”的原因。

由于有这个无功功率，晶闸管的功率因数当然就会降低了。

【提高】谐波对功率因数的影响如何？
这是一个比较复杂的问题。需要运用较深的数学知识。这里我们只给出结论。
从功率因数的基本定义公式：
η= P有/PS
在有谐波的情况下，加入谐波的参数，再通过比较复杂的数学运算，我们可以得到这样一个公式：
η ＝（I1/I）•cosφ
＝λ•cosφ
其中：
λ，叫基波因子。I1 是基波电流， I是总电流。
cosφ，叫相移因子，或者叫基波功率因数。
从公式可以看出，基波因子反映了谐波对功率因数的影响。显然，在总电流I恒定时，谐波电流越大，基波I1就会越小，也就是基波因子就越小，从而功率因数也就越小。
相移因子（基波功率因数）就是基波电流相对电压的滞后情况，是我们熟悉的计算公式。
以前，电网中直流设备较少，所以谐波不多，大多数情况下：
基波电流I1 ≈总电流I，
所以：基波因子λ≈1
所以有：η≈cosφ
这就是以前我们把cosφ等同为功率因数的原因。
因此，以前我们不了解谐波，或者谐波较小时，考虑无功补偿，都主要考虑移相因子的作用，长此下来，我们就把基波功率因数（移相因子）作为了电网的功率因数的来理解。
因此，在有谐波的情况下，基波因子λ小于1，移相因子就算＝1，电网的功率因数也都是小于1的。也就是说，有谐波时，仅仅用电容器补偿，功率因数是很难达标的。