一諧波分析定義

　　《電力名詞》第二版定義：諧波分析是指將非正弦周期信號(hào)按傅里葉級(jí)數(shù)展成一系列諧波，以考察信號(hào)中各次諧波的幅值與相角等參量。

      非正弦波里含有大量的諧波，不同的波形里含有不同的諧波成份。在倍頻器、變頻器、樂器、音響、放大器……分柝各次諧波的分布；任何關(guān)于時(shí)間的周期信號(hào)都能展開成傅立葉級(jí)數(shù)，即無限多個(gè)正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的和表示，這就是諧波分析的過程。
      奇次諧波，指頻率為基波頻率的3、5、7……倍的諧波；
      偶次諧波，指頻率是基波頻率的2、4、6……倍的諧波。
　　對(duì)f(t)=-f(t+T/2)　的函數(shù)(T為函數(shù)周期)，偶次諧波及直流分量為0；對(duì)f(t)=f(t+T/2)　的函數(shù)，奇次諧波為0。

二諧波危害

　　1、諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過中性線時(shí)會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。
　　2、諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。
　　3、諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述1和2的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。
　　4、諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。
　　5、諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

三分析方法

　　滿足一定條件（Dirichlet條件）的、以T為周期的時(shí)間的周期函數(shù)f(t)，在連續(xù)點(diǎn)處，可用下述的三角函數(shù)的線性組合（傅里葉級(jí)數(shù)）來表示：

　　上式稱為f(t)的傅里葉級(jí)數(shù)，其中，ω=2π/T。

 

　　n為整數(shù)，n>=0。

　　n為整數(shù)，n>=1。
　　在間斷點(diǎn)處，下式成立：
 

　　a₀/2為信號(hào)f(t)的直流分量。令

　　c₁為基波幅值，c_n為n次諧波的幅值。c1有時(shí)也稱1次諧波的幅值。a₀/2有時(shí)也稱0次諧波的幅值。

四諧波測(cè)量方法

　　諧波分析是信號(hào)處理的一種基本手段。在電力系統(tǒng)的諧波分析中，主要采用各種諧波分析儀分析電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)的諧波，該類儀表的諧波分析次數(shù)一般在40次以下。
　　對(duì)于富含諧波的變頻器輸出的PWM波，其諧波主要集中在載波頻率的整數(shù)倍附近，當(dāng)載波頻率高于基波頻率40倍時(shí)，采用上述諧波分析設(shè)備，其諧波含量近似等于零，不能滿足諧波分析的需要。
　　上述場(chǎng)合，當(dāng)載波頻率固定時(shí)，諧波的頻率范圍相對(duì)固定，而所需分析的諧波次數(shù)，與基波頻率密切相關(guān)，基波頻率越低，需要分析的諧波次數(shù)越高。一般宜采用寬頻帶的，運(yùn)算能力較強(qiáng)、存儲(chǔ)容量較大的變頻功率分析儀，根據(jù)需要，其諧波分析的次數(shù)可達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千次。例如，當(dāng)載波頻率為2kHz，基波頻率為50Hz時(shí)，其40次左右的諧波含量最大；當(dāng)基波頻率為5Hz時(shí)，其400次左右的諧波含量最大，需要分析的諧波次數(shù)一般至少應(yīng)達(dá)到2000次。
　　同時(shí)，選擇儀表的同時(shí)，還應(yīng)選擇合適帶寬的傳感器，因?yàn)閭鞲衅鞯膸拰⑾拗七M(jìn)入二次儀表的信號(hào)的有效帶寬。一般用選擇寬頻帶的電壓、電流傳感器，如：變頻功率傳感器。

變頻功率分析儀

變頻功率傳感器

五諧波治理

　　諧波的治理主要采用無源濾波裝置和有源濾波器。 　　
　　1、無源濾波裝置主要采用LC回路，并聯(lián)于系統(tǒng)中，LC回路的設(shè)定，只能針對(duì)于某一次諧波，即針對(duì)于某一個(gè)頻率為低阻抗，使得該頻率流經(jīng)為其設(shè)定的LC回路，達(dá)到消除（濾除）某一頻率的諧波的目的。LC回路在濾除諧波的同時(shí)，在基波對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。這種濾波裝置簡(jiǎn)單，成本低，但不能濾除干凈。其主要元件為投切開關(guān)、電容器、電抗器以及保護(hù)和控制回路。 　　
　　2、有源電力濾波器。這種濾波器是用電力電子元件產(chǎn)生一個(gè)大小相等，但方向相反的諧波電流，用以抵銷網(wǎng)絡(luò)中的諧波電流，這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件，成本高，在其額定功率范圍內(nèi)，原則上能全部濾除干凈。

---