如何理解諧波？

在振動學(xué)里認(rèn)為一個振動產(chǎn)生的波是一個具有一定頻率的振幅最大的正弦波叫基波。這些高于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(jìn)行傅里葉級數(shù)分解所得到的大于基波頻率整數(shù)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。高次諧波的干擾是當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”，亟待采取對策。

諧波定義：供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)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，由于交流電網(wǎng)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(jīng)變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。

諧波產(chǎn)生的原因：由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。主要非線性負(fù)載有UPS、開關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。

泛音是聲學(xué)上的諧波，但次數(shù)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于基波的頻率的整數(shù)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(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)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(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波（Non-harmonics）或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實際上是一種 干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。

目前公司常用測試輸入電流諧波的儀器有TEK系列示波器（可采用WAVESTAR軟件進(jìn)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（可采用WAVESTAR軟件進(jìn)行諧波分析）。

使用下面的方法計算信號的THD：

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(shù)量的諧波分量，可以計算出對應(yīng)的THD值。

采用WAVESTAR軟件進(jìn)行分析可以得到完整諧波分析數(shù)據(jù)，下圖為分析得出的柱型圖，從圖中可以針對各次諧波異常的狀況采取相應(yīng)的對策進(jìn)行改善：

波峰因數(shù)定義及測試方法

波峰因數(shù)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(shù)是：正弦波：1.414；方波：1；25％的占空比的脈沖：2 。

波峰因數(shù)（CREST FACTOR）的概念在UPS行業(yè)是用來衡量UPS帶非線性負(fù)載的能力，對線性負(fù)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(fù)載（RCD LOAD）時，波峰因數(shù)則被認(rèn)定為：在相同的有功功率條件下，非線性負(fù)載的電流峰值與非線性負(fù)載電流均方根值之比。實際測試波形參考如下：

審核編輯：湯梓紅