諧波?到底怎麼理解?這次是明白了!

2020-11-23 騰訊網

在振動學裡認為一個振動產生的波是一個具有一定頻率的振幅最大的正弦波叫基波。這些高於基波頻率的小波就叫作諧波。

諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅立葉級數分解所得到的大於基波頻率整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其頻率與工頻（50Hz）相同的分量。高次諧波的幹擾是當前電力系統中影響電能質量的一大「公害」，亟待採取對策。

諧波定義：供電系統諧波的定義是對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，還得到一系列大於電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。

諧波 （harmonic wave），從廣義上講，由於交流電網有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時「諧波」這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念，才有了「分數諧波」、「間諧波」、「次諧波」等等說法。

諧波產生的原因：由於正弦電壓加壓於非線性負載，基波電流發生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。

泛音是聲學上的諧波，但次數的定義稍許有些不同，基波頻率2倍的音頻稱之為一次泛音，基波頻率3倍的音頻稱之為二次泛音，以此類推。

諧波的頻率必然也等於基波的頻率的整數倍，基波頻率3倍的波稱之為三次諧波，基波頻率5倍的波稱之為五次諧波，以此類推。不管幾次諧波，他們都是正弦波。

諧波的定義及測試方法

供電系統諧波的定義是對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，還得到一系列大於電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1） 稱為諧波次數。電網中有時也存在非整數倍諧波，稱為非諧波（Non-harmonics）或分數諧波。諧波實際上是一種 幹擾量，使電網受到「汙染」。

目前公司常用測試輸入電流諧波的儀器有TEK系列示波器（可採用WAVESTAR軟體進行諧波分析），測試輸出電壓諧波的儀器有GW GAD-201G（失真儀）和TEK系列示波器（可採用WAVESTAR軟體進行諧波分析）。

使用下面的方法計算信號的

其中A1是幅頻特性中基波的幅值，而A2 、A3、A4、A5、……分別是2、3、4、5、……次諧波的幅值。選取不同數量的諧波分量，可以計算出對應的THD值。

波峰因數定義及測試方法

波峰因數定義為交流信號峰值與有效值之比（峰均比），典型的波峰因數是： 正弦波：1.414；方波： 1；25％的佔空比的脈衝：2 。

波峰因數（CREST FACTOR）的概念在UPS行業是用來衡量UPS帶非線性負載的能力，對線性負載（R LOAD）而言，正弦波電流峰值Ipeak與均方根值Irms之比為1.414:1；在非線性負載（RCD LOAD）時，波峰因數則被認定為：在相同的有功功率條件下，非線性負載的電流峰值與非線性負載電流均方根值之比。 實際測試波形參考如下：

來源：數據中心運維管理

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