谐波相关定义以及谐波失真因数相关定义
谐波是什么意思
谐波是什么意思引言：在日常生活中，我们常常会听到关于谐波的概念，无论是在物理学、音乐领域，还是在电力传输和振动分析等领域中，谐波都扮演着重要的角色。
但是，对于一般人来说，谐波究竟是什么意思？为了更好地理解和解答这个问题，本文将深入探讨谐波的定义、产生机制以及它在不同领域的应用。
一、谐波的定义和特点谐波是指一个波动现象中所包含的频率是基频（或基波）频率的整数倍。
通俗地说，谐波是原始波的倍频或倍数倍振荡，这种倍数关系使得谐波以一种特定的规律在时间和空间中重复出现。
在物理学中，谐波可以说明各种波动现象，例如机械波、电磁波和声波中的波动。
取绳波（或弦波）为例，当弦上产生一定频率的波动时，根据波动方程的解析解，可以得到多个频率的谐波（或泛音）。
每一个谐波都对应着不同的频率和振幅，它们共同构成了泛音序列。
二、谐波的产生机制谐波的产生通常是由于一些物理或者工程系统的非线性特性。
例如，当弹簧振子超过一定振幅时，会发生非线性变形，进而产生谐波。
同样，电力系统中的非线性负载、电力电子设备以及工业机械设备的启停等，都可能激发谐波的产生。
在音乐中，乐器演奏也会产生谐波，对应于不同谐波的能量分布会产生音色的差别。
例如，对于同一个乐器弹奏的不同音调，其基频是相同的，而谐波的存在则使得不同音调的音色有所区别。
三、谐波在不同领域的应用1. 物理学中的应用：谐波在物理学中具有广泛的应用，对于波动现象的研究非常重要。
谐波分析可以帮助我们了解波动系统的性质，从而优化设备的设计和性能。
同时，谐波的研究还有助于探索波动现象的规律和机制。
2. 电力工程中的应用：在电力系统中，谐波是电能传输和配电过程中的一项重要问题。
非线性负载、电力电子设备以及对称性破坏等都可能引起谐波污染，对电力设备和系统造成不良影响。
因此，谐波分析在电力工程中具有重要意义，可以帮助预防和解决谐波问题，保障电网的稳定运行。
3. 音乐领域中的应用：谐波在音乐领域中也扮演着重要的角色。
谐波失真参数 thdi
谐波失真参数 thdi谐波失真参数（Total Harmonic Distortion, THDI）是评估电力设备性能和电力质量的重要指标之一。
它描述了设备输出中含有的谐波电压与基波电压之比，用来衡量设备输出电压的纯净程度。
THDI越小，设备输出电压的纯净度越高，反之则越低。
谐波失真是由非线性负载引起的。
在电力系统中，许多电力设备（如电动机、电子设备等）都是非线性负载，其工作过程中会产生谐波电流。
这些谐波电流通过电力系统传输到其他设备中，导致电压波形畸变，产生谐波失真。
谐波失真对电力系统和电力设备都会产生一系列的负面影响。
首先，谐波电流会导致电力系统中的线路和变压器过载，增加了电力系统的损耗和能耗。
其次，谐波电压会导致其他设备的故障和损坏，降低设备的可靠性和寿命。
此外，谐波电压还会对通信设备和计算机等敏感设备产生干扰，降低系统的稳定性和数据传输的可靠性。
为了减小谐波失真，我们可以采取以下几种措施。
首先，选择和使用质量可靠的电力设备，尽量避免使用非线性负载，减少谐波电流的产生。
其次，合理设计和规划电力系统，避免谐波电流的传播和扩散，降低谐波电压的产生。
另外，采用滤波器和补偿装置等措施，对电力系统进行谐波抑制和补偿，提高电力系统的谐波抗扰能力。
除了以上技术措施外，合理的运维和维护也可以有效降低谐波失真。
定期检查和清洁设备，及时发现和处理设备故障，可以减少谐波电流的产生。
同时，合理的电力系统运行管理，如负荷均衡、谐波监测等，也能有效地控制和减小谐波失真。
谐波失真参数THDI是评估电力设备性能和电力质量的重要指标。
减小谐波失真对于提高电力系统的可靠性、稳定性和电力设备的使用寿命具有重要意义。
通过选择合适的设备、合理设计和规划电力系统、采用滤波器和补偿装置等技术措施，以及合理的运维和维护，可以有效地降低谐波失真，提高电力系统的谐波抗扰能力，保障电力设备的正常运行。
谐波知识
谐波1.定义：从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
2.谐波的产生在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。
用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。
由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。
谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。
6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 …。
n倍于电网频率。
功率变换器的脉冲数越高，最低次的谐波分量的频率的次数就越高。
其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。
在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。
在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z的乘积。
次数越高，谐波分量的振幅越低。
只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。
也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。
例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产生的谐波所干扰。
3.产生谐波的设备类型所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。
什么是电容的失真和谐波
什么是电容的失真和谐波电容的失真和谐波通常指的是在电容器中由于电力系统中的非线性负载或其他因素引起的电压和电流波形的失真和谐波成分。
失真和谐波的产生对电力系统的正常运行和电能质量造成了一定的影响。
本文将详细介绍电容的失真和谐波的原因、影响以及相关的防治措施。
一、失真和谐波的原因电容器的失真和谐波主要源于以下几个因素：1. 非线性负载：当电力系统中存在非线性负载时，如电弧炉、变频器、整流器等，会产生高次谐波电流。
这些高次谐波电流在通过电容器时，会引起电容器内电场的不均匀分布，进而导致电压失真。
2. 电容器本身的非线性特性：电容器在实际应用中也存在一定程度的非线性特性。
当电容器的电压或电流变化较大时，其介电常数会发生变化，从而导致电容器的电容值变化，进而引起电压的失真和谐波成分。
3. 温度变化：电容器在工作过程中会发热，而温度的变化也会导致电容器的电容值发生变化，从而影响电容器的工作性能和电容值的准确性。
二、失真和谐波的影响电容的失真和谐波对电力系统的正常运行和电能质量产生了以下几方面的影响：1. 电能质量下降：由于失真和谐波的存在，电力系统中的电压和电流波形将发生畸变，从而导致电能质量的下降。
此外，失真和谐波还会造成电能的损耗和额外的电磁干扰，进一步影响电力系统的稳定性和可靠性。
2. 设备损坏：失真和谐波会引起电力系统中各种电气设备的过热、损坏甚至系统故障。
例如，谐波电流通过变压器和电机等设备时，会引起这些设备内部的额定电流和损耗的增加，从而缩短设备的寿命。
3. 电能浪费：失真和谐波不仅会降低电能质量，还会增加电能的损耗。
谐波电流和电压引起了有功功率的损耗，使得系统的电能利用率下降，导致电能的浪费。
三、失真和谐波的防治措施为了减少失真和谐波对电力系统的影响，需要采取相应的防治措施，包括：1. 定期检测和监测：通过对电力系统中的电压和电流波形进行定期检测和监测，可以及时发现失真和谐波的存在和程度，为后续的防治措施提供依据。
谐波的定义及测试方法
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics ）或分数谐波。
谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。
目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G （失真仪）和TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析）。
使用下面的方法计算信号的THD ： () ++++++=272625242322211A A A A A A A THD 其中A 1是幅频特性中基波的幅值，而A 2 、A 3、A 4、A 5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。
选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD 值。
采用WAVESTAR 软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： Harmonic magnitude as a % of the fundamental amplitude0.0%0.7%1.5%2.2%3.0%3.7%4.4%5.2%5.9%6.6%7.4%8.1%Voltage:Current: Ch 1# Harmonics: 20Type: Current Magnitude波峰因数定义为交流信号峰值与有效值之比（峰均比），典型的波峰因数是： 正弦波：1.414；方波： 1；25％的占空比的脉冲：2 。
波峰因数（CREST FACTOR ）的概念在UPS 行业是用来衡量UPS 带非线性负载的能力，对线性负载（R LOAD ）而言，正弦波电流峰值Ipeak 与均方根值Irms 之比为1.414:1；在非线性负载（RCD LOAD ）时，波峰因数则被认定为：在相同的有功功率条件下，非线性负载的电流峰值与非线性负载电流均方根值之比。
谐波
1、谐波的含义：供电系统谐波的定义是：对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。
电力系统中有非线性负载时，即使电源都以工频50HZ供电，当工频电压或电流作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们称的电力谐波。
2、谐波的产生：在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。
在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流就是正弦波。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。
谐波频率是基频的整倍数，例如基波频率为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。
因此，畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……直到第三十次谐波组成。
3、产生谐波的设备类型所有的非线性负荷，都能产生谐波电流。
产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备（变压器、电机等）及家用电器（如电视机）等。
各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等，还有种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等。
随着电力电子技术的发展，各类电力电子设备，如变频器等在企业的应用越来越广泛，大大提高了企业的生产效率，但变频器工作时会产生大量的谐波电流，谐波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦。
这样，连接在同一点的其它设备上，就会被施加了含有谐波成分的非正弦电压，致使一些敏感设备无法正常工作。
目前，谐波问题已经受到全世界的广泛重视，解决谐波问题已经迫在眉睫。
什么是谐波？电力系统谐波怎么产生的？老司机给你科普一下！
什么是谐波？电力系统谐波怎么产生的？老司机给你科普一下！（1）谐波的含义在振动学里认为一个振动产生的波里具有一定频率的振幅最大的正弦波叫基波。
其他高于基波频率的小波就叫作谐波。
电力系统对谐波的定义：对周期性非正弦电量(电压或电流)进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
（基波及其表达式）（基波及2.3.4次谐波）（掺入2.3.4次谐波后的复合波）（2）谐波的产生电力系统是由发电、变电、输配电和用电这四个环节所组成的整体，每个环节均有可能产生谐波。
发电环节：略...变电环节：略...输配电环节：略...用电环节：用电系统中谐波主要是由非线性负载引起，由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
三次谐波公式：复合波公式：（3）非线性设备含义简言之，设备中产生的电流波形是断续的或突变的，它不是一个可采用线性法则进行运算的连续函数，一般要采用傅里叶级数来描述它。
例如：上图为三相整流回路，整流后的电流波形为阶梯方波，右图是按傅里叶级数展开后的频谱，可以看出五次和七次谐波比例很高。
又如：上图为单相整流回路，整流后的电流波形为断续波形，右图是按傅里叶级数展开后的频谱，其中三次谐波比例很高。
（4）三次谐波电流的特殊性三次谐波电流主要是由单相非线性负载（如荧光灯，节能灯及镇流器等）产生的。
因其频率的特殊性，三次谐波在电网中性线上产生的后果尤为严重。
在三相电网中，基波各相的相位差为120°；而三次谐波相位差为360°。
由下图可见，各相线内的三次谐波电流在中性线上汇集时，其瞬时值是直接同相相加的，故中性线上的三次谐波电流一般为约为3倍的相线上的三次谐波电流，甚至会大于相线上的基波电流。
来源：继保小知识。
谐波定义(精)
谐波定义一、谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性的非正弦电量进行傅立有叶级数分解，除了得到与电网基波相同的分量，还得到一系列大于电网基本频率相同的分量，这部分电量称为谐波.谐波频率与基波的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。
电网中有时也存在整数倍谐波，称为谐波（Non-harmonics)或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到污染。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤50.二、谐波源向公用电网注水谐波电流在公用电网上产生谐波电压的电气设备称位谐波源。
具有非线性特性的电气是主要的谐波源，例如带有电子器件的交流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。
我国工业也越来越朵的使用产生谐波的电器设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-变频率装置、轧钢支流转动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧等。
这些设备取用的电流是非正弦的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。
谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性极及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。
各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。
对称三相变流低那路的网侧特征谐波次数为：PN±1（正整数）式中P为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉冲次数）。
除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。
进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。
变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。
由于变压器的原副边组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。
三、电力系统抑制谐波的措施为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受范围内，我国和国际上分别颁布了电力系统谐波管理暂行规定和IEC标准，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。
谐波的概念
谐波的概念谐波是物理学中一个重要的概念，它常常出现在机械振动、电磁波和量子力学等领域，具有很多有趣的性质和应用。
本文将从定义、特点、计算方法和应用等方面探讨谐波的概念。
一、定义谐波指的是振动或波动中频率与基波（最低频率）的整数倍相等的波。
例如，对于一个长度为L的弦，其基波频率为f1，第一个谐波频率为f2=2f1，第二个谐波频率为f3=3f1，依此类推。
二、特点谐波与基波的频率成整数倍关系，因此它们的周期也成整数倍关系。
谐波的波长也成整数倍关系，比基波的波长短，能量集中于特定的频率，具有单一频率的纯净波形。
此外，谐波的振幅也呈整数倍衰减，通常只有前几个谐波在实际应用中有用，并且前几个谐波的振幅比后面的谐波明显高。
三、计算方法谐波与基波的频率f1、f2、f3等等依次成整数倍关系，用公式f_n =nf1（n为整数）来表示。
对于弦、管道、电路等物理系统，其谐波频率有不同的计算公式。
例如，对于长度为L，拉紧系数为T，质量线密度为μ的弦，其第n个谐波频率为：f_n = n v / 2L，其中v=sqrt(T/μ)是弦的传播速度。
四、应用谐波在物理学、工程学和音乐学等领域有广泛的应用。
在物理学中，谐波是机械振动、电磁波和量子力学中重要的概念，可以用来解释共振、声学和光学等现象。
在工程学中，谐波分析是检测机器和结构的重要手段，可以有效地发现机器故障和结构缺陷。
在音乐学中，谐波分析可以帮助人们理解音乐的谱系和和声结构，为音乐教育和演奏提供重要的理论支持。
综上所述，谐波是物理学中的一个重要概念，具有很多有趣的性质和应用。
了解谐波的定义、特点、计算方法和应用，有助于我们更好地理解物理现象和工程问题，同时也为音乐学和艺术创作提供了有益的参考。
电动机的总谐波失真率-概述说明以及解释
电动机的总谐波失真率-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分需要对电动机总谐波失真率的主要概念和背景进行简要介绍。
可以参考下面的写作范例：概述电动机作为现代工业中常见的动力装置，其性能的优劣直接影响到生产效率和设备的可靠性。
然而，电动机在运行过程中会产生谐波失真，这对电力系统和电动机自身都会产生一系列不利影响。
电动机总谐波失真率是衡量电动机输出信号波形纯净度的重要指标。
它反映了电动机输出信号中包含的各阶谐波的含量和占比。
谐波失真使得电动机输出信号的波形不完美，甚至可能违背设定的性能要求。
因此，研究电动机总谐波失真率的影响因素和降低方法对于提高电动机性能和保障电力系统的稳定运行都具有重要意义。
本文将围绕电动机总谐波失真率展开深入探讨。
首先，我们将明确电动机总谐波失真率的定义和计算方法，以便读者对该指标有一个清晰的认识。
然后，我们将重点分析影响电动机总谐波失真率的因素，包括电动机设计、电源质量、负载特性等。
最后，我们将总结文章中的主要观点，并进一步探讨电动机总谐波失真率在电力系统中的重要性。
通过深入研究电动机总谐波失真率，我们有望为电动机的性能提升和电力系统的优化提供有益的参考和指导。
希望本文能够引起读者的兴趣，并对电动机总谐波失真率的研究和应用产生积极的影响。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言中，首先对电动机总谐波失真率的概念进行了概述，然后介绍了文章的结构和目的。
接下来的正文部分将深入探讨电动机总谐波失真率的定义以及影响因素。
最后，在结论部分对文章的主要观点进行总结，并对电动机总谐波失真率的重要性进行讨论。
在正文的第二部分，将详细阐述电动机总谐波失真率的定义。
包括对总谐波失真的概念进行解释，以及如何计算电动机总谐波失真率。
此外，还将介绍一些常见的电动机总谐波失真率的测量方法和评估标准。
通过对电动机总谐波失真率的定义的详细阐述，读者可以对该概念有一个清晰的理解。
在正文的第三部分，将分析影响电动机总谐波失真率的因素。
谐波的定义危害及治理(精)
谐波的定义危害及治理一、谐波的定义供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。
二、电网谐波的国家标准GB/T14549-93 公用电网谐波标准电压（KV）总谐波含量% 奇次含量 % 偶次含量%0.38 5% 4% 2%6 4% 3.2% 1.6%10 4% 3.2% 1.6%35 3% 2.4% 1.2%66 3% 2.4% 1.2%110 2% 1.6% 0.8%三、谐波的危害1.对供配电线路的危害（1）影响线路的稳定运行供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。
晶体管继电器虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。
这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
（2）影响电网的质量电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。
2.对电力设备的危害（1）对电力电容器的危害当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。
谐波绪论
一．绪论1.1谐波的定义谐波是一个周期的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，又称高次谐波。
通俗地说，基波频率是50HZ，那末谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ 的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况，在由电阻、电感和电容组成的电路中，当电压相量与电流相量同相时，就称这一电路发生了谐振。
谐波在电网中长期存在，而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
1 .2谐波产生的原因在供电系统中谐波的发生主要是由两大因素造成的：（1）可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用，晶闸管在大量家用电器中的普通采用以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。
（2）设备设计思想的改变。
过去倾向于采用在额定情况以下工作或裕量较大的设计。
现在为了竞争，对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。
例如有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段，而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。
1.3谐波对电力系统的危害谐波对电力系统的污染日益严重，谐波源的注入使电网谐波电流、谐波电压增加，其危害波及全网，对各种电气设备都有不同程度的影响和危害。
现将对具体设备的危害分析如下：（1）交流发电机。
同步电动机及感应电动机在定子绕组和转子绕组产生附加热损耗，热损耗除谐波电流铜损I2nR 以外，还由于电流的集肤效应，产生附加损耗，对转子引起热损耗增大。
对大型汽轮发电机来说，若发生多次谐波振荡，谐波电流超过额定电流的25％时，由于上述原因可能会导致转子局部过热而损坏。
对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。
（2）架空线路谐波电流产生热损，较大的高次谐波电流分量能显著地延缓潜供电流的熄灭，导致单相重合闸失败。
电缆中的谐波电流会产生热损，使电缆介损、温升增大。
（3）电力电容器由于谐波电流会引起附加绝缘介质损耗，加快电力电容器绝缘老化。
系统谐波电压或电流发生谐振则引起过电压和过电流，对电气设备绝缘损坏，引起噪音与振动。
谐波概述
n=k × p ± 1 n:谐波阶次 谐波阶次 k:常数 (=1,2,3,…) (=1,2,3,…) p:设备脉冲数 三相设备( 三相设备(p= 6) k =1n= 5 ,7 =1n k=2n=11, 13 =2n k=3n=17, 19 =3n
…..
谐波源的谐波频谱
设备频率设备频率 阻抗分析
变压器
谐波电流 I5, I7, I11 …
6% 电抗器
电容器 LOAD
设备频率设备频率 阻抗分析
变压器阻抗: 变压器阻抗
Z( )
X TR ( n ) = 2 × π × f n × L
XL(n)= XC(n)
XTR(n)
f(Hz)
f0=204
避免过电流分析 避免过电流分析
谐波的分类
相序分类
正序谐波( 正序谐波( 3n +1 )
例如: 例如: 4th, 7th, ---
负序谐波( 3n - 1 )
例如: 例如: 2nd, 5th, 8th, ---
零序谐波( 零序谐波( 3n )
例如: 例如:3rd, 6th, ---
( n :正整数) 正整数)
谐波的分类
相序分类
其它
谐波源
直流设备
AC
+
直流电机 电镀 DC 电解 电信 电池充电机
-
谐波源
变频驱动设备
+
AC P DC W M AC
M
造纸、纺织、空调、印刷….. 造纸、纺织、空调、印刷…..
谐波源
单相设备
AC A N 计算机、显示屏、灯光、 音响、加热设备--计算机、显示屏、灯光、 音响、加热设备--DC
你还分不清谐波失真、总谐波失真、总谐波失真加噪声吗？
你还分不清谐波失真、总谐波失真、总谐波失真加噪声吗？什么是信号失真？时域上测量系统的输出波形应该与输入波形精确一致，只是幅值放大，时间延迟，这称为不失真测量。
通常放大电路的输入信号是复杂的多频信号，如果放大电路对信号的不同频率分量的增益不同，或者相对相移发生变化，就使输出波形发生失真，前者称为幅度失真，后者称为相位失真，如果出现了与输入不同的频率成分，则称为频率失真。
谐波失真，英文全称Harmonic Distortion，简称HD。
总谐波失真，英文全称Total Harmonic Distortion，简称THD。
总谐波失真加噪声，英文全称Total Harmonic Distortion+Noise，简称THD+N。
由于系统内部非线性元件的存在，输入波形不能100%线性化输出，会产生失真，谐波失真是关注其谐波成分的一种评估指标。
HD、THD、THD+N究竟有什么区别呢？HD最直接，指的就是谐波失真，比如在音频领域，系统输入为单频的信号，但是受到非线性器件的影响，音箱的输出产生了谐波，比如2次谐波、3次谐波等等。
当谐波的幅度达到一定值时，就被人耳感觉到，产生非常糟糕的音频体验，所以这些谐波的幅度要求要小。
HD很简单，只关注到目标谐波，比如只关注到3次谐波，其余谐波忽略，就是目标谐波(二阶、三阶等)的均方根(RMS)值与信号电平均方根值的比值，音频领域中结果通常为百分比，通信领域中为dB，计算过程如下：THD关注的是采样范围内所有的谐波成分，所以THD比HD多了个T（total），其评估谐波失真更准确，计算过程如下：THD+N除了关注谐波，也关注噪声，是所有谐波及噪声组分在指定带宽下的和方根值与信号方根值的比值，计算过程如下：以上只是对单频信号的谐波进行了评估，然而实际应用中，比如音频，其播放源不在是单一的频率信号，而是复杂的音频信号，含有各种频率成分，各种频率信号输入到系统中，受到非线性的影响，会彼此调制，除了产生谐波外，还会产生新的频率成分，这种频率失真也会降低音质体验。
谐波的相关知识
1.谐波的定义。
从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
2.电网谐波来自以下三个方面，由电流流过非线性元件产生。
1）发电源质量不高产生谐波，由于发电机工艺很难做到绝对的对称，铁芯材料也难做到绝对的均匀，所以，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少；2）输配电系统产生谐波，输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波；3）用电设备产生的谐波，一般产生谐波的用电设备主要有晶闸管整流设备、变频装置、电弧炉、电石炉、家用电器、气体放电类电光源。
这也是MI机房谐波的主要来源，像机房中的主要设备计算机服务器、大量使用的变频器、UPS等都是谐波源。
3.谐波的危害。
1）对于输电线路来说，由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小，增加了线路损耗；2）对于变压器来说，谐波使变压器的铜耗和铁耗增大，使得变压器的实际使用容量减少了，或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量，另外，谐波还使得变压器的噪声增大，还影响变压器其绝缘水平和寿命；3）对于异步电动机来说，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。
尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用，从而减少电动机的出力。
另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声； 4）对于继电保护装置来说，可能导致其误动作或不动作，使其失去应有的作用；5）对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰；6）引起无功补偿电容器谐振过载，导致补偿设备烧坏或无法投入运行。
谐波失真系数
谐波失真系数谐波失真是指在信号传输过程中，由于非线性元件的存在，导致输出信号中包含了原始信号频率的整数倍的谐波分量，使得输出波形与原始波形之间有所偏差。
谐波失真系数是评估谐波失真程度的一个指标，它可以用来衡量非线性系统的失真程度。
首先，我们需要了解一些关于谐波的基本知识。
谐波是指一个频率为原始信号频率的整数倍的余波分量。
在一个正弦波信号中，除了基频分量外还包含了一系列谐波分量，这些谐波分量的频率分别是基频的整数倍。
当信号通过非线性系统时，谐波分量就会被激发出来，从而导致谐波失真的产生。
谐波失真系数是通过比较输出信号中的谐波分量与原始信号的基频分量之间的幅值大小来计算的。
它通常用百分比或分贝来表示。
谐波失真系数的计算公式可以表示为：THD = (Vh / V1) × 100%其中，THD表示谐波失真系数，Vh表示输出信号中谐波分量的有效值，V1表示原始信号（基频分量）的有效值。
谐波失真系数的值越小，说明失真越小，信号质量越好。
一般来说，当谐波失真系数小于1%时，人类的听觉系统难以察觉到信号中的失真。
因此，在音频设备、功放电路等领域的设计中，通常要求谐波失真系数在1%以下。
对于音频系统或功放电路来说，谐波失真系数的大小与非线性元件的特性密切相关。
常见的非线性元件包括晶体管、二极管等。
非线性元件在工作时会使得电流-电压曲线变得非线性，从而激发谐波分量。
因此，在设计这些电路时，必须选择合适的元件，并考虑非线性失真的影响，以尽量降低谐波失真系数。
为了进一步减小谐波失真系数，一种常用的方法是采用负反馈（negative feedback）技术。
负反馈技术通过引入一个与输出信号相反方向的反馈信号，使得输入与输出之间的差异减小，从而降低谐波失真。
此外，还可以采用合适的滤波器来滤除谐波分量，或者使用数字信号处理（DSP）技术对谐波进行补偿。
总之，谐波失真系数是评估谐波失真程度的一个重要指标，用来衡量非线性系统的失真程度。
谐波源总结
谐波源及其相关知识一、谐波概述谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常也称为高次谐波，而基波是指其频率与工频相同的分量。
谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网产生谐波电压的电气设备。
二、主要的谐波源电力系统中的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。
电弧加热设备：如电弧炉、电焊机等。
感应加热设备：如中频炉等。
交流整流的直流用电设备：如电力机车、电解、电镀等。
交流整流再逆变用电设备：如变频调速、变频空调等。
开关电源设备：如、彩色电视机、电脑、电子整流器等。
1、发电机、变压器等由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。
2、变频器（1）变频器工作原理简介变频器是工业调速传动领域中应用较为广泛的设备之一。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用把工频（50Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。
现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，整流电路将交流电转换成直流电；逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，逆变电路将直流电再逆变成交流电，且输出为PWM波形；中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率直流，中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波；控制电路完成对主电路的控制。
其中由于变频器逆变电路的开关特性，对其供电电源形成了一个典型的非线性负载。
因此，以变频器为代表的电力电子装置是供用电网中最主要的谐波源之一。
（2）变频器产生谐波的机理交直交变频器产生谐波的机理变频器输出侧产生谐波的机理是：凡是在电源侧有整流回路的都产生因其非线性引起的谐波。
在逆变电路中，对于电压型电路来说，输出电压是矩形波。
谐波的概念、危害及治理
谐波的概念、危害及治理1、什么是谐波电力系统中有非线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以工频50HZ供电，当工频电压或电流作用于非线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，用富氏级数展开，就是人们称的电力谐波。
随着经济发展，大功率可控硅的广泛应用，大量非线性负荷增加，特别是电子技术、节能技术和控制技术的进步，在化工、冶金、钢铁、煤矿和交通等部门大量使用各种整流设备、交直流换流设备和电子电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等普及使用，使得电力系统波形严重畸变。
2、谐波的危害电力谐波的主要危害有：a、引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成危险的过电压或过电流；b、产生谐波损耗，使发、变电和用电设备效率降低；c、加速电气设备绝缘老化，使其容易击穿，从而缩短它们的使用寿命；d、使设备（如电机、继电保护、自动装置、测量仪表、电力电子器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；e、干扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚至损坏通信设备。
3、谐波的治理1）谐波治理标准GB/T 14549—93 《电能质量公用电网谐波》该标准对不同电压等级各次谐波允许注入值都作了具体规定（略），其规定公用电网谐波电压（相电压）限值2）谐波治理谐波治理就是在谐波源处安装滤波器，就近吸收谐波源产生的谐波电流，现在广泛采用的滤波器为无源滤波器，另外有利用时域补偿原理的有源滤波器，这种滤波器的优点是能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，但造价较高。
无源滤波装置，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另装并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。
滤波器的种类。
滤波器大致分为以下六种类型，如图:(a)—单调谐波滤波器；(b)—双调谐滤波器；(c)—一阶高通滤波器；(d)—二阶高通滤波器；(e)—三阶高通滤波器；(f)—“c”式高通滤波器。
功率因素和谐波纹波基本概念
功率因素基本概念1、 功率因素PF 的基本定义PF （Power Factor ）是指交流输入有功功率与视在功率的比值，定义如下：rms rmsP P PF S V I ==⋅（1） 式中,P 为交流输入有功功率，S 为电路的视在功率，rms V 为电网电压有效值，rms I 为电网电流有效值。
2、 总谐波失真THD 的基本定义THD （Total Harmonic Distortion ）是指除基波电流以外的所有其他谐波电流有效值与基波电流有效值的比值。
定义如下：11h I THD I ==2)式中，h I 为基波电流以外的多有其他谐波电流有效值，1I 为基波电流有效值,从式中可知,输入电流中的高次谐波含量越小，则h I 越小，因此总谐波失真PFC 也越小。
3、 相移功率因素在线性电路中，阻抗Z R jX =+,其中，R 为电阻,X 为电抗，由正弦电路理论可知，无论X 为感抗或是容抗,均会是正弦电压和电流波形产生相位差。
当X 为感抗时，正弦电压超前电流波形一个相位角α；当X 为容抗时，正弦电压滞后电流一个相位角α.相移功率因素DPF （Displacement Power Factor ）定义为：cos DPF α=，其中α为正弦电压和电流波形之间的相位差。
由定义可知DPF 使用来描述等效负载阻抗特性的.当α=0时,DPF =0，当0α>，01DPF <<.4、失真功率因素非线性负载与线性负载不同，当电源电压为正弦波时，输入电流波形为非正弦，即电流波形发生正弦畸变，此时电路的功率因素很低。
因此非线性负载电路的功率因素不仅与相移功率因素有关，而且与电流波形的失真程度有关。
失真功率因素（Distortion Power Factor ）的定义：1I PF I ==失真（3）式中I 为失真波形电流的总有效值，1I 为失真波电流基波有效值.由总谐波失真公式可得：PF 失真（4）从上式可以看出，总谐波失真THD 越小,则失真功率因素PF 失真约接近1,因此整个电路输入端的功率因素越高.5、 总功率因素设AC/DC 变换电路的输入电压为正弦波i V (有效值为V ）,输入电流为非正弦，其总电流有效值为I ，又设基波电流1I 与输入电压i V 之间相差α，则根据表达式（1)可得功率因素为：1cos cos VI P PF PF S V Iαα===⋅⋅失真（5) 对于线性负载，PF 失真=1，则PF =DPF =cos α,即线性电路的功率因素取决于电压和电流的相位差；对于非线性负载，一般1DPF ≈，则PF =PF 失真,即非线性电路的功率因素取决于电流波箱的谐波含量。
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谐波的相关定义以及谐波失真因数的相关定义
随着变频技术的发展，各种环境下的谐波也是越来越复杂。
了解谐波必须对谐波相关的定义有所了解，本文对谐波的相关定义以及谐波失真因数的相关定义进行简介。
一、与谐波相关的定义
1.谐波频率fn
谐波频率是大小等于电源频率（基波频率）的整数倍的频率；
2.谐波阶数n
谐波频率与电源频率的整数比；
3.谐波分量的均方根值
进行非正弦波波形分析时，某一谐波频率下的分量的均方根值；
4.谐波群的均方根值
时间窗内某一谐波的均方根值与其相邻的频谱分量之和的平方根，从而得到相邻频谱的能量部分与该谐波的能量部分之和。
5.间谐波分量
周期量中具有间谐波频率的正弦分量。
二、与谐波失真因数相关的定义
1.总谐波失真THD
THD：某一指定阶数（H）之前所有谐波分量（Gn）之和的均方根
值与基波分量（G1）的均方根值之比；
2.谐波群总谐波失真THDG
THDG：谐谐波失真因数波群（g）的均方根值与基波有关的波群的均方根值之比；
3.子群总谐波失真THDS
THDS：谐波子群（sg）的均方根值与基波有关的子波群的均方根值之比；
4.部分加权谐波失真PWHD
PWHD：通过某一组选定的、具有较高阶数的谐波的阶数进行加权的均方根值与基波的均方根值之比；。