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間諧波是否違背傅里葉變換理論?

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  • 發(fā)布時間:2013/9/4 0:55:35
  • 作者:AnyWay中國

  間諧波并不違背傅里葉變換理論。

  間諧波是指頻率與基波頻率比值為非整數(shù)(分?jǐn)?shù))的正弦分量,因此,也稱分?jǐn)?shù)諧波。

  按照傅里葉變換理論,周期信號可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。正弦分量的頻率為原信號頻率(基波頻率)的整數(shù)倍。0倍稱為直流分量,1倍稱為基波分量,2倍及2倍以上稱為諧波分量。可見,周期信號并不包含頻率為基波頻率非整數(shù)倍的諧波,即:不包含間諧波。

  這么看來,間諧波的存在似乎與傅里葉變換理論矛盾!

  我們一起來分析一下下述波形:

異步電動機(jī)定子疊頻法熱試驗(yàn)電源波形

  上圖為三相異步電動機(jī)定子疊頻法熱試驗(yàn)時電源的線電壓(Ubc2)和線電流(Ia2)波形圖。

  電壓波形中,包含了50Hz和40Hz兩種頻率的正弦分量,后者的幅值約為前者的25%,假設(shè)50Hz正弦分量的含量為U,那么,40Hz正弦分量的含量為0.25U。

  顯然,50Hz和40Hz的信號線性疊加,疊加后的波形的頻率為10Hz。

  按照傅里葉變換理論,Ubc2的基波幅值(10Hz)為0,4次諧波幅值為0.25U,5次諧波幅值為U。

  但是,光從電壓波形的形狀看,信號除了有少許波動之外,基本上是按照每秒50次的規(guī)律在變化。并且,一般習(xí)慣上認(rèn)為基波的含量最大,因此,有時我們也認(rèn)為50Hz的正弦分量才是基波,那么,該信號就包含了4/5次的間諧波。

  需要注意的是,此時,信號的嚴(yán)格周期并非20mS(對應(yīng)頻率50Hz)。

  再看電網(wǎng)的間諧波。電網(wǎng)的間諧波的情況與上述分析類似。

  假設(shè)電網(wǎng)包含了5Hz的間諧波,我們同樣可以認(rèn)為信號的基波頻率是5Hz,而50Hz是10次諧波;同樣,電網(wǎng)包含了1Hz的間諧波,我們同樣可以認(rèn)為信號的基波頻率是1Hz,而50Hz是5次諧波。

  按照這種方式描述時,沒有間諧波的改變,但是,電網(wǎng)的基波頻率是變化的,這不符合人們對電網(wǎng)的描述習(xí)慣(電網(wǎng)基波頻率為50Hz)。

  因此,我們反過來說,電網(wǎng)的基波頻率為50Hz,而5Hz或1Hz是間諧波。

  國標(biāo)GB/T 24337-2009《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)間諧波》規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的限值及測量方法。WP4000變頻功率分析儀可以對傅里葉時間窗的基波周期數(shù)進(jìn)行選擇,當(dāng)對應(yīng)的N較大時,可以準(zhǔn)確測量間諧波。N越大,可分析的間諧波的頻率越低。

  通俗的講,間諧波沒有違背傅里葉變換理論,只是偷換了基波的概念。


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