谐波

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• 宣布时间：2013/9/18 15:57:34
• 作者：hb?_yinhe

一谐波相关界说

　　谐波的英文为：harmonic
，

　　《GB/T2900.1-2008 电工术语 基本术语》对谐波的界说是：

　　周期量的傅里叶级数式中阶次大于1的分量。

　　凭证傅立叶等人提出的谐波剖析要领——傅里叶变换
，知足Dirichlet条件的、以T为周期的周期函数f(t)
，在一连点处
，可以睁开为常数与一组具有配合周期的正弦函数和余弦函数之和
，并可用下述三角函数的线性组合来体现：

　　上式称为f(t)的傅里叶级数
，其中
，ω=2π/T。

　　n为整数
，n≥0。

　　n为整数
，n≥1。

　　在中止点处
，下式建设：

　　a₀/2为信号f(t)的直流分量。

　　令

　　c₁为基波幅值
，c_n为n次谐波的幅值。c₁有时也称一次谐波的幅值。a₀/2有时也称0次谐波的幅值。

　　谐波的频率即是基波的频率的整数倍
，基波频率3倍的波称之为三次谐波
，基波频率5倍的波称之为五次谐波
，以此类推。不管一再谐波
，他们都是正弦波。

　　接纳傅里叶变换
，方波可以剖析为基波和3、5、7、11、13……次谐波的组合
，n次谐波含量是基波的1/n。

　　下图形象的再现了通过基波、3、5、7次谐波合成近似方波的历程。

谐波组成方波的动画演示

二谐波爆发缘故原由

　　要明确谐波爆发的缘故原由
，首先要明确什么才叫不含谐波？

　　在理想的清洁供电系统中
，电压是纯粹的正弦波的。毗连在电网上的线性负荷稳固运行时
，流过的电流是正弦波。毗连在电网上的非线性负荷中流过的电流是非正弦波。

01谐波电流爆发缘故原由

　　只要不是简单频率的正弦波
，就包括谐波。

　　而简单频率的正弦波
，频率和幅值都是恒定的；谎灾
，只要频率和幅值之一爆发转变
，就说明爆发了谐波。

　　最简朴线性负荷的例子是白炽灯
，由于白炽灯相当于一个电阻。白炽灯稳固运行时
，流过的电流是正弦波。可是
，白炽灯关闭时
，流过的电流是零。也就是说白炽灯翻开或关闭的瞬间
，电流爆发了转变
，爆发了转变
，就爆发了谐波！

02谐波电压爆发缘故原由

　　那么
，谐波电压是怎样爆发的呢？

　　还以白炽灯为例
，小明在白炽灯下念誊写字时
，小明的白炽灯流过正弦波电流
，不爆发谐波。可是
，统一时间
，有千万万万的白炽灯在开启或关闭
，这些白炽灯爆发了谐波电流。若是这些白炽灯和小明的白炽灯毗连在统一个电网。由于供电线路有阻抗
，这些白炽灯爆发的谐波电流流经供电线路时
，会爆发谐波电压降
，谐波电压降叠加在原先的正弦波电压上
，使电网的电压爆发谐波
，现在
，给小明的白炽灯供电的电网也有谐波了！这就是电网谐波电压爆发的缘故原由！

　　谐波电流是因、谐波电压是果
，谐波电压通过污染电网
，对电网上的装备爆发种种影响和危害！

　　虽然
，白炽灯开启或关闭对电网的谐波影响是较量小的。可是
，某些大功率攻击负荷
，如电弧炼钢炉、轧钢机等
，一样平常泛起最大负荷的时间很短
，但其峰值可能是其平均负荷的数倍或数十倍。攻击负荷攻击瞬间
，会爆发较大的谐波
，而大宗攻击负荷的运行
，会爆发一连的谐波。

　　就一连影响而言
，大功率非线性装备是主要的谐波源。变频器、整流电源等运行时爆发较大的谐波电流
，谐波电流与整流脉冲数有关。N脉冲整流会爆发Nk+1次的谐波
，就是说：6脉冲整流会爆发6k±1次的谐波
，谐波序列为5、7、11、13……
，12脉冲整流会爆发12k±1次的谐波
，谐波序列为11、13、23、25……

　　若是假设交流侧电抗为零
，直流电感无限大的理想情形
，这时M次谐波电流的理论相对值为1/M
，就是说11次谐波的理论值是1/11
，约9%。

　　若是没有装置输入电抗器
，12脉整流的主要谐波为11、13、17、19次
，总谐波含量约15%。

　　6脉整流输入电流包括6N±1次谐波
，主要为5、7、11、13次
，5次谐波约20%
，7次约14%、11次约9%
，13次约8%。总谐波含量约30%。

　　大功率的或数目繁多的非线性装备和攻击负荷
，是主要的谐波源。

三谐波分类

　　谐波频率是基波频率的整倍数
，法国数学家傅立叶证实
，任何重复的波形都可以剖析为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。

波形及谐波含量

　　凭证谐波频率的差别
，可以分为：

01偶次谐波

　　额定频率为基波频率偶数倍的谐波
，被称为“偶次谐波”
，如2、4、6、8次谐波。

02奇次谐波

　　额定频率为基波频率奇数倍的谐波
，被称为“奇次谐波”
，如3、5、7次谐波

　　一样平常地讲
，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。

　　在平衡的三相系统中
，由于对称关系
，偶次谐波已经被消除了
，奇次谐波占主导职位。关于三相整流负载
，泛起的谐波电流是6n±1次谐波
，例如5、7、11、13、17、19等。六脉整流的三相变频器主要爆发5、7次谐波。

03分数次谐波

　　当正弦波分量的频率是原交流信号的频率的非整数倍时
，称为分数次谐波
，当分数大于1时称为间谐波
，当分数小于1时
，也称次谐波。

　　严酷讲
，基于傅里叶变换的谐波剖析要领中
，不保存分数次谐波。关于分数次谐波与傅里叶变换的关系
，请参考”光伏发电站谐波及间谐波相关看法详解“。