數(shù)學(xué)中分析可知：任何周期性波形均可分解為一個(gè)基頻正弦波加上許多高次頻率的正弦波，高次頻率是基頻的整倍數(shù)，直流成分稱為0次諧波，基波稱為1次諧波，二次以上的波形稱為高次諧波，其中偶次頻率的波形稱為偶次諧波，奇次頻率的波形稱為奇次諧波。例如一個(gè)基頻為200 HZ的波形，其基波為200HZ，當(dāng)它的波形不是純正的正弦波時(shí)，便有失真存在，其200HZ以上的波形稱為高次諧波，400HZ為二次諧波，600HZ為三次諧波，如此類推。下面的圖片形象地合成了這個(gè)波形，是以一個(gè)200HZ的正弦基波和2-5次高次諧波組成。

THD為總諧波失真的英文(Total Harmonic Distortion)簡(jiǎn)寫，是諧波計(jì)算的引申，表征被輸入波形的失真程度，THD數(shù)值越大，輸入波形的失真越嚴(yán)重，高次諧波越豐富。數(shù)值越小，失真越小，高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD，

在理想的市電供電系統(tǒng)中，電流和電壓的波形都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的電路里，流過(guò)的電流與施加的電壓成正比，流過(guò)的電流便是正弦波。

在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，由于存在非線性負(fù)荷，當(dāng)電流流過(guò)與所加電壓不呈線性關(guān)系的負(fù)載時(shí)，就形成非正弦電流。例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……可能直到第幾百次諧波組成。

電力諧波分為電壓諧波和電流諧波，電壓諧波與基波的比值遠(yuǎn)比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負(fù)載瞬間出現(xiàn)的尖峰電流，因?yàn)楣╇娋€路存在電阻值，電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生電壓壓降，此電阻與負(fù)載串聯(lián)，導(dǎo)致負(fù)載電壓波形有瞬間噪音波形出現(xiàn)，形成諧波。電流諧波則由負(fù)荷的特性產(chǎn)生，所有的非線性負(fù)荷都能產(chǎn)生諧波電流，產(chǎn)生諧波的設(shè)備有很多種類型，列舉我們熟知的部分設(shè)備類型有：開(kāi)關(guān)電源(SMPS)、電子鎮(zhèn)流器、調(diào)速傳動(dòng)裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設(shè)備及某些家用電器如電視機(jī)等。

諧波的危害是比較嚴(yán)重的。使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣層加速老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。高次諧波對(duì)于電力系統(tǒng)外部，對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，特別是對(duì)于一些醫(yī)用儀器設(shè)備，我們必須加以重視，防止測(cè)量、控制錯(cuò)誤。頻率較低的諧波主要通過(guò)電源線傳導(dǎo)干擾影響外部設(shè)備，而頻率較高的諧波不僅通過(guò)電源線傳導(dǎo)干擾，還通過(guò)空間輻射影響外部設(shè)備。

現(xiàn)在，對(duì)于中小功率的用電設(shè)備，通常有兩種方法改善諧波，一種是無(wú)源修正法，也稱被動(dòng)修正法，這種修正法采用普通的LCR元件，通過(guò)諧振，濾波的方式提高功率因數(shù)，減小高次諧波，這種修正法的特點(diǎn)是成本低廉，在功率不高、性能要求不高的場(chǎng)合可以使用。另一種為有源修正法，也稱主動(dòng)修正法（Active Power Factor Corrector 簡(jiǎn)稱APFC），這種修正法使用專用的功率因數(shù)校正IC、開(kāi)關(guān)元件、儲(chǔ)能器件等，將交流輸入的電流進(jìn)行整形，而保持與電壓波形一致，使功率因數(shù)最大，并使諧波成分盡可能小，這種修正法的特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)高，性能好。

快速傅里葉變換算法是基于復(fù)數(shù)運(yùn)算的，有按時(shí)域抽取樣本和按頻域抽取樣本兩種算法，其運(yùn)算結(jié)果是一樣的，只是排序不一樣。

表征諧波的參數(shù)有：諧波次數(shù)（頻率）、幅值（峰值）、絕對(duì)含量值、相對(duì)含量值（與基波的比值或與總含量的比值）、初相角等。

用在電能質(zhì)量評(píng)估，通常有兩種諧波標(biāo)準(zhǔn)：

1. THD-F：IEC諧波標(biāo)準(zhǔn)，以基波百分比的方式表示諧波。

2. THD-R：CSA諧波標(biāo)準(zhǔn)，以諧波的有效值百分比方式表示諧波。

THD-R 是在一個(gè)信號(hào)中以相對(duì)整個(gè)有效值（基波＋諧波分量）的諧波數(shù)量百分比表示； THD-F 是相對(duì)基波的百分比表示。不同的標(biāo)準(zhǔn)將需要THD-R 或 THD-F。

THD-F的基本概念

其IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）規(guī)定的計(jì)算公式如下。

THD-R的基本概念：

THD為總諧波失真的英文簡(jiǎn)寫，是諧波計(jì)算的引申，表征被輸入波形的失真程度，THD數(shù)值越大，輸入波形的失真越嚴(yán)重，高次諧波越豐富。數(shù)值越小，失真越小，高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD兩種，其IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）規(guī)定的計(jì)算公式如下。

THD-R和THD-F轉(zhuǎn)換：

柏艾斯的電流諧波測(cè)量傳感器RJIA-C51-PQ采用32位微處理器為核心元件，具有RS485總線通訊方式，可在線式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流諧波情況。RJIA-C51-PQ采用了羅氏線圈探頭，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，能準(zhǔn)確的測(cè)量各次諧波頻率下的電流有效值，亦可給出諧波含量等參數(shù),是實(shí)現(xiàn)在線式測(cè)量諧波的好幫手。

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