基波和谐波
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。
信号谐波产生的原因
信号谐波产生的原因
信号谐波的产生是由于信号中存在频率与基波频率整数倍的分量。
这是由于非线性元件（如放大器或调制器等）的存在，会引起信号波形的畸变，进而导致谐波的产生。
非线性元件会将原始信号分解为一系列不同频率的波形分量，其中包括基波和谐波。
这些谐波分量与基波的频率相比较高，其频率是基波频率的整数倍。
信号谐波的产生还可以解释为信号在传输过程中的各种失真引起的。
在信号通过线路或传输介质时，存在非理想的频率响应和非线性特性，这些都会导致信号波形的畸变和谐波的产生。
总之，信号谐波的产生是由于信号中存在非线性元件或信号在传输过程中的失真效应引起的。
基波和谐波
基波定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率与原信号频率相同的量。
复合波的最低频率分量。
在复杂的周期性振荡中,包含基波和谐波。
和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。
相应于这个周期的频率称为基本频率。
频率等于基本频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
谐波定义：其频率为基波的倍数的辅波或分量。
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。
谐波的分类:谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
根据谐波频率的不同，可以分为：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；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。
一般地讲，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，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。
变频器主要产生5、7次谐波。
分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。
五、谐波的参数5.1、谐波电流：谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流。
基波与谐波
基波与谐波一、基本概念基波和谐波是电力系统中常用的概念，它们在电路中起着重要的作用。
1. 基波基波是电路中最低频率的成分，通常也是最重要的成分。
在交流电路中，基波的频率与电网的供电频率相同，例如中国大陆的电网供电频率为50Hz，那么基波频率就是50Hz。
2. 谐波谐波是基波频率的整数倍的成分，是由于电力设备和电子设备中的非线性负载引起的。
在电力系统中，谐波会对整个电网的稳定性和安全运行造成很大的影响，因此要对谐波进行有效的控制。
二、基波与谐波之间的关系基波是谐波的基础，谐波是基波的倍数。
基波是交流电路中的主要成分，其他谐波成分都是基波的倍数。
三、谐波的分类根据谐波频率的不同，谐波可以分为不同的级别。
1. 一次谐波一次谐波是指谐波频率为基波频率的整数倍，例如50Hz的基波频率上，第一个一次谐波就是100Hz。
2. 二次谐波二次谐波是指谐波频率为基波频率的两倍，例如50Hz的基波频率上，第一个二次谐波就是100Hz。
3. 三次谐波三次谐波是指谐波频率为基波频率的三倍，例如50Hz的基波频率上，第一个三次谐波就是150Hz。
4. 更高次谐波谐波的次数可以一直延伸下去，例如四次谐波、五次谐波等，它们都是基波频率的整数倍。
四、谐波的影响与控制谐波会引起电压和电流的畸变，进而导致功率因数下降、线损增加、设备寿命缩短等问题。
因此，对谐波的控制非常重要。
1. 检测与监测为了有效控制谐波，首先需要对谐波进行检测与监测，了解电力系统中的谐波情况。
2. 滤波与补偿一旦检测到谐波超过了安全范围，就需要对谐波进行滤波与补偿。
常用的方法包括使用谐波滤波器、谐波补偿装置等。
3. 谐波的源头控制除了对谐波进行滤波与补偿外，还可以从源头上进行控制。
例如对谐波产生的电力设备进行优化、选择质量更好的电力设备等。
4. 标准与规范为了有效控制谐波，各国都制定了相应的标准与规范，对电力设备进行限制与要求，以确保电力系统的安全运行。
五、总结基波与谐波是电力系统中重要的概念，谐波对电力系统的稳定性和安全运行产生影响。
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分电力谐波就是电能中包含的谐波成分，分为谐波电压和谐波电流。
接下来主要为大家介绍一下谐波、谐波电流和谐波电压的概念及区分。
一、谐波谐波是与基波对应的一个概念。
如果有一个频率为f正弦波，那么频率为n f的正弦波就称为f正弦波的n次谐波，而频率为f的正弦波就是基波（含义为基本波形）。
例如：我们的电力电压波形为50HZ的正弦波，那么3次谐波就是150HZ的正弦波，5次谐波就是250HZ的正弦波。
用数学的方法可以证明，任何一个周期性波形都可以分解为基波和谐波。
因此，当电网电压发生畸变时，就表示其中包含了谐波成分。
图1是包含了5次谐波和7次谐波的波形，5次和7次谐波是工业上最典型的两种谐波。
图1含有5次和7次谐波的畸变波形如果谐波成分是电流，就叫谐波电流。
如果谐波成分是电压，就叫谐波电压。
二、谐波电流谐波电流是导致变压器过热、电缆过热、跳闸、无功补偿装置烧毁的主要原因。
三、谐波电压谐波电压是电子设备误动作的主要原因。
在处理电子设备受干扰的问题是，更加关注电子设备接入电网的位置的谐波电压畸变率。
一般要求电压畸变率小于5%。
四、谐波电流和谐波电压的区分谐波电流与谐波电压之间的关系是很多人搞不清楚的概念。
了解他们之间的关系，对于正确解决电能质量问题十分重要，下面对这两者的关系进行讲解。
谐波电流是谐波的根源，谐波电压是谐波电流的产物。
因此，要彻底解决谐波导致的各种问题，就要从控制谐波电流入手。
谐波电压是谐波电流流过线路阻抗时产生的，对于特定的配电系统，谐波电流与谐波电压之间的关系如下（欧姆定律）：谐波电压=谐波电流×电网阻抗式中：电网阻抗包括了变压器的阻抗和配电线的阻抗，如图1所示。
图2谐波电压与谐波电流的关系较大的谐波电流并不一定导致较大的谐波电压。
只有当系统阻抗较大时，谐波电流才会产生较大的谐波的谐波电压。
图2(a)中的情况是变压器容量较小（对应阻抗较大）的情况，这时，虽然电流（上图）畸变率并不大（所含的谐波电流成分较小），但是电压（下图）出现严重的畸变。
交流电机中5次谐波和基波旋转方向 -回复
交流电机中5次谐波和基波旋转方向-回复标题：交流电机中5次谐波和基波旋转方向解析引言：交流电机在各个工业领域发挥着至关重要的作用，它通过不断旋转的转子带动负载工作。
然而，在电机运行过程中，会产生一些谐波频率，其中5次谐波是比较常见的一个。
本文将从基本概念入手，一步一步介绍交流电机中5次谐波的产生和基波的旋转方向。
第一部分：交流电机基本概念及原理1. 交流电机的结构交流电机主要由固定的定子和旋转的转子组成。
定子是由线圈和铁芯构成的，而转子则是由导体和铁芯组成的。
2. 旋转磁场产生的原理当电机通电后，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场由基波频率的磁通量组成，用来驱动转子旋转。
第二部分：谐波的产生和影响1. 谐波的概念谐波是指频率为基波倍数的波动，例如2次、3次、4次等。
在交流电机中，各种谐波频率的波动都会对电机运行产生影响。
2. 谐波的产生原因谐波的产生主要是由于电机内部部件的非线性特性引起的，如铁心的饱和、空隙不对称、电感的变化等。
而5次谐波是由电机的非线性电感引起的。
第三部分：5次谐波的产生和特点1. 5次谐波产生的原因5次谐波主要是由于电机磁路中的非线性电感引起的。
当电机工作在饱和区域时，电感会随着电流的增加而减小，导致谐波的产生。
2. 5次谐波的特点5次谐波的频率是基波频率的5倍，且具有相对较大的幅值。
它会引起电机中的电流波形畸变、功率因数下降和电机效率降低等问题。
第四部分：基波旋转方向与5次谐波的关系1. 基波旋转方向的定义基波旋转方向是指电机运行时转子的转动方向，通常选择顺时针或逆时针方向。
2. 基波旋转方向与5次谐波的关系基波旋转方向与5次谐波并没有直接的因果关系。
基波旋转的方向是由电机的设计和接线方式决定的，而5次谐波则是由电机内部非线性特性引起的。
结论：交流电机中的5次谐波是由电机的非线性电感引起的，产生的原因与基波旋转方向无直接关系。
5次谐波会对电机的运行产生一些负面影响，例如电流波形畸变、功率因数下降和电机效率降低等。
声学中的声音的谐波与泛音的应用
声学中的声音的谐波与泛音的应用声音是我们生活中不可或缺的一部分，它通过空气传播，给我们带来丰富多彩的感觉和体验。
在声学领域中，谐波与泛音是重要的概念，它们对于声音的产生、传播和应用有着重要的影响。
一、谐波的概念及应用谐波是指频率是基波频率整数倍的音波成分，它们在声学中起到了重要的作用。
在乐器演奏中，谐波是音色丰富的关键之一。
1. 乐器的谐波特性乐器演奏时产生的声音大多由基波和谐波成分组成。
不同的乐器具有独特的谐波特性，这也是它们在音色上的区别所在。
以弦乐器为例，当乐器绷紧琴弦时，琴弦除了会振动出基频外，还会同时产生频率是基频整数倍的谐波。
这些谐波的振动幅度和相位决定了乐器的音色。
而演奏时，乐手可以通过不同的演奏技巧和手法，调整谐波的振幅和相位，以实现不同的音效和表达。
2. 谐波在音乐中的应用谐波在音乐创作和演奏中有着广泛的应用。
作曲家和音乐家们可以通过巧妙地运用谐波成分来创造出丰富多样的音乐效果。
举个例子，当一名钢琴家按下一根琴弦演奏时，不仅可以听到基频的音色，还能感受到由谐波构成的富有共鸣感的音色。
这些谐波成分不仅丰富了钢琴的音色，还使得音乐更加生动和感染人心。
二、泛音的概念及应用泛音是指频率是基波频率的整数倍的音波成分，它在声音的产生和传播中起到了重要的作用。
泛音不仅影响着声音的音质，还在很多实际应用中发挥着关键作用。
1. 泛音对音质的影响泛音决定了声音的音质。
同样一段声音，由于泛音成分的不同，会产生不同的音色效果。
通过增加或减少泛音成分，可以调整声音的明亮度、柔和度等特征，使得声音更加丰富多样。
在录音与制作音乐的过程中，艺术家们可以通过混响、均衡器等音效工具，调整泛音成分的丰富度和分布，来改变声音的音质，以满足对声音效果的要求。
2. 泛音在通信领域的应用除了音乐领域，泛音在通信领域也有广泛的应用。
在电话通信中，为了提高语音的清晰度和可识别性，通信技术会通过调整泛音成分的分布，来优化语音信号。
基波和谐波
"谐波"一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
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”。
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≤40一、1. 何为谐波？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，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。
基波与谐波相位关系-概述说明以及解释
基波与谐波相位关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分是引言的一部分，用于介绍本文的主题和目的。
在这篇文章中，我们将讨论基波和谐波之间的相位关系。
基波和谐波是在信号分析和电力系统中经常遇到的概念。
基波是一种频率最低的振动模式，而谐波则是具有相对较高频率的振动模式。
本文将从基础的定义和特点开始，介绍基波和谐波的含义以及它们在实际应用中的重要性。
然后，我们将深入探讨基波和谐波之间的相位关系。
相位关系描述了基波和谐波之间的时间延迟或相位差。
我们将讨论不同相位关系的解释和物理意义，并探索基波和谐波相位关系在不同领域中的实际应用。
在文章的结论部分，我们将对基波与谐波的相位关系进行总结，并讨论其在电力系统、音频信号处理、图像处理等领域的应用前景和展望。
最后，我们将得出结论，并提出一些未来可能的研究方向。
通过这篇文章，读者将能够全面了解基波和谐波之间的相位关系及其在实际应用中的重要性。
无论你是电力系统工程师、物理学家、音频工程师还是对信号处理感兴趣的学生，本文都将为你提供有关基波与谐波相位关系的深入知识和见解。
让我们开始探索基波和谐波之间神奇的相位关系吧！1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先对基波与谐波相位关系的背景和意义进行概述。
接着介绍文章的结构，并说明本文旨在探讨基波和谐波的相位关系。
通过引言部分的阐述，读者可以对文章的主题和内容有一个初步的了解，为后续的正文部分打下基础。
正文部分是本文的核心部分，主要分为三个小节：基波的定义与特点、谐波的定义与特点以及基波与谐波的相位关系。
在第二节中，将详细介绍基波的定义和其在波动现象中的重要性，同时探讨基波的特点和相关理论知识。
第三节将对谐波进行定义和特点的阐述，以及谐波与基波的关系。
最后，在第四节中，将深入研究基波与谐波的相位关系，探讨它们之间的相位差和相位关系的物理意义。
结论部分对整个文章进行总结和归纳，总结基波与谐波的相位关系的主要结果和发现。
基波与谐波
基波复合波的最低频率分量。
在复杂的周期性振荡中,包含基波和谐波。
和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。
相应于这个周期的频率称为基本频率。
频率等于基本频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
谐波-一、简介1. 何为谐波？“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
2. 谐波抑制为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使期不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。
这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。
基波与谐波
基波与谐波1. 引言在物理学和工程学中，基波与谐波是非常重要的概念。
它们在电力系统、音频信号处理和振动分析等领域起着关键作用。
本文将详细介绍基波和谐波的定义、特性以及在实际应用中的重要性。
2. 基波的定义与特性2.1 定义基波是周期性信号中最低频率的分量，也是构成该信号的各个频率分量中最大的一个。
它通常具有与整个信号相同的周期，并且没有相位延迟。
2.2 特性•周期：基波的周期与整个信号周期相同。
•频率：基波的频率等于周期的倒数。
•幅值：基波通常具有最大幅值，其他谐波分量的幅值逐渐减小。
•相位：基波没有相位延迟，与整个信号保持同相位。
3. 谐波的定义与特性3.1 定义谐波是周期性信号中除了基波之外的其他频率分量。
它们是基于基本频率（即基波）整数倍的频率。
3.2 特性•周期：谐波的周期是基波周期的整数倍。
•频率：谐波的频率是基波频率的整数倍。
•幅值：谐波分量的幅值通常比基波小。
•相位：谐波分量可能具有相位延迟，与基波相位不同。
4. 基波与谐波在实际应用中的重要性4.1 电力系统在电力系统中，交流电信号由基波和谐波组成。
基波代表了电网中正常运行的电流和电压，而谐波则是由于负载或设备故障引起的异常信号。
通过对基波和谐波进行分析，可以识别和解决电力系统中存在的问题，例如降低功率因数、减少能源损耗等。
4.2 音频信号处理在音频信号处理中，基波代表了声音的主要音调或音高，而谐波则是声音变得更加丰富和复杂的原因。
通过控制基波和谐波的比例和幅值，可以调整声音的音质和特性。
这在音乐制作、录音工程和乐器设计等领域中具有重要意义。
4.3 振动分析在振动分析中，基波和谐波的分析可以用于判断机械系统的健康状况。
通过检测振动信号中的基波和谐波分量，可以识别出机械系统中存在的故障或异常。
这对于预防设备损坏、提高生产效率和延长设备寿命非常重要。
5. 结论基波和谐波是周期性信号中重要的组成部分。
基波代表了信号的主要特征和整体行为，而谐波则为信号增加了复杂性和丰富性。
三次谐波相位差
三次谐波相位差
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°。
对于交流电而言，相位相差360°意味着它们是同相位的。
这使得三次谐波在零线上是算数叠加的，这是三次谐波的特殊性。
以下是关于三次谐波相位差的详细介绍：
三次谐波的产生：三次谐波是由非线性负载（如整流器、开关电源、电弧炉等）引起的，这些负载会引入电流和电压的非正弦成分，其中包括基波和谐波。
三次谐波是基波频率的三倍，通常为150或180赫兹（对于60赫兹系统和50赫兹系统）。
相位差的定义：三次谐波相位差是三次谐波电压和电流之间的相位差。
这是一个关键参数，它描述了三次谐波电流和电压的波形如何相互关联，以及它们是否能够协同工作。
影响：三次谐波相位差可以导致电力系统中的问题。
如果电流和电压的三次谐波相位差接近零或180度，它们将有助于相互补偿，这可能导致电流波形变形、电力损耗、谐波放大以及设备过热。
如果相位差接近90或270度，它们会相互抵消，这可能导致设备的过电压和失调。
测量和分析：三次谐波相位差可以通过高级电力质量分析仪器进行测量和分析。
这些仪器能够记录电流和电压的波形，分析它们之间的相位差，并帮助确定是否存在问题。
解决方法：为了减少三次谐波相位差引起的问题，可以采取一些措施，如使用谐波滤波器来减小谐波水平、采用非线性负载的改进设计、采用电容器和电感器等滤波器来改善电力质量，以及提前规划电力系统，以降低谐波的影响。
谐波基础知识
1. 谐波基础知识在对电网、UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、电机等测试中，大家除了关注电压、电流和功率等一些基本参数后，其它关注得最多的应该是很多事故的罪魁祸首——谐波。
那么什么是谐波？谐波的分类又有什么呢？它的危害又是什么呢？1.1 什么是基波在介绍“谐波”之前，我们要先了解一个名词——基波。
在百度百科中对“基波”的定义如下：复合波的最低频率分量。
在复杂的周期性振荡中，包含基波和谐波。
和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。
相应于这个周期的频率称为基本频率。
设定如图1所示是一个基波信号。
如果一个信号只有“基波”，那这就是完美的信号，但是在实际中这是不可能的，这其中夹杂最多的是谐波，俗话说，龙生九子，各有不同，可以这样说，基波就属于正统，那么谐波就像“九子”中的“睚眦”，具有“嗜杀喜斗，刻镂于刀环、剑柄吞口”的特性，那么什么是谐波呢？图1 基波1.2 什么是谐波在百度百科中，对谐波的定义是“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”。
这段话看起来挺复杂的，其实简单理解就是“对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到频率为基波频率（大于1）整数倍的分量就是谐波”。
如图2所示，是3次谐波。
谐波根据频率来进行分类，分为奇次谐波、偶次谐波和间谐波。
1.3 谐波的分类图2 3次谐波奇次谐波——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；偶次谐波——额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为奇次谐波，如2、4、6次谐波；间谐波——频率为基波频率的整数倍的谐波，倍称为简谐波，也叫分量谐波。
基波和谐波
基波定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率与原信号频率相同的量。
复合波的最低频率分量。
在复杂的周期性振荡中,包含基波和谐波。
和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。
相应于这个周期的频率称为基本频率。
频率等于基本频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
谐波定义：其频率为基波的倍数的辅波或分量。
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。
谐波的分类:谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
根据谐波频率的不同，可以分为：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；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。
一般地讲，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，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。
变频器主要产生5、7次谐波。
分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。
五、谐波的参数5.1、谐波电流：谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流。
基波和谐波的关系
基波和谐波的关系嘿，朋友们！今天咱来聊聊基波和谐波这俩家伙的关系，这可有意思啦！咱先打个比方哈，基波就好比是一个团队里的核心人物，那是稳稳当当的主角呀！而谐波呢，就像是围绕着主角的那些配角们。
基波它自己就能撑起一片天，有着自己独特的作用和价值。
那谐波呢，虽然是配角，但也不是可有可无的呀！它们的存在让整个局面变得更加丰富多彩。
就好像一场精彩的演出，主角固然重要，可要是没有那些各具特色的配角来衬托，那也会显得很单调不是？你想想看，在我们的生活中不也是这样吗？有时候我们可能是那个基波，在自己的领域里闪闪发光，发挥着关键的作用。
但有时候我们也可能是那些谐波，在别人的光芒下，贡献着自己的一份力量，让整体更加完美。
谐波们虽然单个看起来可能不那么起眼，但它们组合起来的力量可不容小觑啊！就像一群小蚂蚁，单个没啥威胁，可要是团结起来，那力量可大了去了。
它们和基波相互配合，共同构建出一个更加复杂、更加美妙的世界。
再比如说音乐吧，基波就像是主旋律，让我们能一下子抓住歌曲的核心。
而谐波呢，就是那些让音乐更加丰富、更加有韵味的音符。
没有了谐波，音乐不就变得干巴巴的啦？我们的生活不也是一首曲子吗？基波是我们的主要目标和追求，而谐波就是那些让我们生活变得有趣、有滋有味的小细节。
它们一起奏响了我们人生的乐章，让我们的生活充满了起伏和变化。
而且啊，基波和谐波的关系还很稳定呢！它们可不是随便凑在一起的，而是有着内在的规律和联系。
这就像我们和朋友之间的关系，要相互理解、相互支持，才能长久地走下去呀。
你说，要是没有了谐波，只有基波，那世界得多么单调啊！就像只有一种颜色的画，多没意思呀。
反过来，要是只有谐波，没有基波这个主心骨，那不就乱套了嘛！所以啊，我们要珍惜基波和谐波的这种关系，让它们在我们的生活中发挥出最大的作用。
无论是在工作中还是生活里，我们都要善于发现和利用它们。
总之呢，基波和谐波的关系那是相当重要且奇妙的呀！它们相互依存、相互成就，共同创造了一个丰富多彩的世界。
基波分量
基波分量
一、基波分量的定义
在非正弦的周期性振荡中，包含基波和谐波。
和该振荡周期相等的正弦波分量称为基波分量。
相应于这个周期的频率称为基波频率。
频率等于基波频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：
其中，cm表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
二、基波分量的测量方法
当信号的谐波频率与基波频率差距较大时，即信号的低次谐波含量较小，主要为高次谐波时，可以通过低通滤波的方法将高次谐波滤除，剩下就是信号的基波，采用均值检波表、峰值检波表和真有效值检波表均可测量其有效值，测量结果近似等于基波有效值。
当信号频谱较复杂时，尤其是低次谐波含量较大时，很难用滤波的方法将基波准确分离，一般先用交流采样获取离散时间信号序列，再用离散傅里叶变换（DFT或FFT）对其进行傅里叶展开，即可求得基波有效值。
各种谐波分析仪和宽频功率分析仪（变频功率分析仪、高精度功率分析仪等）等设备均可测量适用频率范围内交流信号的基波有效值。
上述仪器除了测量电压、电流的基波有效值之外，还具备功率测量及谐波测量功能。
图.可测量基波分量有效值的WP4000变频功率分析仪。
x方向和y方向上基波和次谐波的角速度、振幅和初始相位
x方向和y方向上基波和次谐波的角速度、振幅和初始相位
角速度是指一个物体围绕某个中心点旋转的快慢程度，单位为弧度/秒。
在x方向和y方向上的基波和次谐波，其角速度可以表示为ωx 和ωy。
振幅表示波动或震动的最大范围或幅度，通常用A表示。
对于基波和次谐波，在x方向和y方向上的振幅可以表示为Ax、Ay。
初始相位是指波动或震动在时间t=0时的位置，通常用Φ表示。
对于基波和次谐波，在x方向和y方向上的初始相位可以表示为Φx、Φy。
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什么是谐波？"谐波"一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
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”。
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≤40一、1. 何为谐波？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，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解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。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。
一般地讲，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，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。
谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。
谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。
对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。
2. 谐波抑制为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使期不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。
这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛使用。
这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。
此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。
3. 无功补偿人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不是轻而易举的。
在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无获得公认的无功功率定义。
但是，对无功功率这一概念的重要性，对无功补偿重要性的认识，却是一致的。
无功补偿应包含对基波无功功补偿和对谐波无功功率的补偿。
无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。
电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。
因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现；而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。
不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。
网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。
显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。
合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
无功补偿的作用主要有以下几点：（1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。
在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。
（3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功裣可以平衡三相的有功及无功负载。
二、谐波和无功功率的产生在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例。
异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。
异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统所提供的无功功率中占有很高的比例。
电力系统中的电抗器和架空线等也消耗一些无功功率。
阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作，这是由其本身的性质所决定的。
电力电子装置等非线性装置也要消耗无功功率，特别是各种相控装置。
如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功率。
另外，这些装置也会产生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的。
二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。
但是它也产生大量的谐波电流，因此也消耗一定的无功功率。
近30年来，电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。
在各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。
目前，常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。
带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。
直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严惩的谐波污染源。
这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同，因而基波功率因数接近1。
但其输入电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也使得总的功率因数很低。
另外，采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。
三、无功功率的影响和谐波的危害1.无功功率的影响（1）无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。
同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。
（2）无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。
（3）使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。
2.谐波的危害理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。
谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。
近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。
（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
（2）谐波影响各种电气设备的正常工作。
谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。
谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。
（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。
（4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。
（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。
3 谐波知识对该问题的介绍基于以下几个方面：基本原理，主要现象和防止谐波故障的建议。
由于功率转换（整流和逆变）而导致配电系统污染的问题早在1960年代初就被许多专家意识到了。
直到1980年代初，日益增长的设备故障和配电系统异常现象，使得解决这一问题成为迫在眉睫的事情。
今天，许多生产过程中没有电力电子装置是不可想象的。
至少以下用电设备在每个工厂都得到了应用：- 照明控制系统（亮度调节）- 开关电源（计算机，电视机）- 电动机调速设备- 自感饱和铁芯- 不间断电源- 整流器- 电焊设备- 电弧炉- 机床（CNC）- 电子控制机构- EDM机械所有这些非线性用电设备产生谐波，它可导致配电系统本身或联接在该系统上的设备故障。
仅考虑导致设备故障的根源就在发生故障现象的用电工厂内可能是错误的。
故障也可能是由于相邻工厂产生的谐波影响到公用配电网络而产生的。
在您安装一套功率因数补偿系统之前，如下工作是非常重要的：对配电系统进行测试以确定什么样的系统结构对您是合适的。
可调谐的滤波电路和组合滤波器已经是众所周知的针对谐波问题的解决方案。
另外的方法就是使用动态有源滤波器。
本报告将详细讲解各种滤波系统的结构并分析它们的优缺点。
1.基本术语载波(AF) 是附加在电网电压上的一个高频信号，用于控制路灯、HT/NT 转换系统和夜间储能加热器。
载波(AF) 检出电路由一个初级扼流线圈和一个并联谐振电路（次级扼流线圈和电容）并联组成的元件。
AF 锁相电路用于检出供电部门加载的AF 信号。
电抗在电容器回路串联扼流线圈。
电抗系数扼流线圈的电感X L 相对于电容电感X C 的百分比。