一谐波分析定义

　　《电力名词》第二版定义：谐波分析是指将非正弦周期信号按傅里叶级数展成一系列谐波，以考察信号中各次谐波的幅值与相角等参量。

      非正弦波里含有大量的谐波，不同的波形里含有不同的谐波成份。在倍频器、变频器、乐器、音响、放大器……分柝各次谐波的分布；任何关于时间的周期信号都能展开成傅立叶级数，即无限多个正弦函数和余弦函数的和表示，这就是谐波分析的过程。
      奇次谐波，指频率为基波频率的3、5、7……倍的谐波；
      偶次谐波，指频率是基波频率的2、4、6……倍的谐波。
　　对f(t)=-f(t+T/2)　的函数(T为函数周期)，偶次谐波及直流分量为0；对f(t)=f(t+T/2)　的函数，奇次谐波为0。

二谐波危害

　　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。

三分析方法

　　满足一定条件（Dirichlet条件）的、以T为周期的时间的周期函数f(t)，在连续点处，可用下述的三角函数的线性组合（傅里叶级数）来表示：

　　上式称为f(t)的傅里叶级数，其中，ω=2π/T。

 

　　n为整数，n>=0。

　　n为整数，n>=1。
　　在间断点处，下式成立：
 

　　a₀/2为信号f(t)的直流分量。令

　　c₁为基波幅值，c_n为n次谐波的幅值。c1有时也称1次谐波的幅值。a₀/2有时也称0次谐波的幅值。

四谐波测量方法

　　谐波分析是信号处理的一种基本手段。在电力系统的谐波分析中，主要采用各种谐波分析仪分析电网电压、电流信号的谐波，该类仪表的谐波分析次数一般在40次以下。
　　对于富含谐波的变频器输出的PWM波，其谐波主要集中在载波频率的整数倍附近，当载波频率高于基波频率40倍时，采用上述谐波分析设备，其谐波含量近似等于零，不能满足谐波分析的需要。
　　上述场合，当载波频率固定时，谐波的频率范围相对固定，而所需分析的谐波次数，与基波频率密切相关，基波频率越低，需要分析的谐波次数越高。一般宜采用宽频带的，运算能力较强、存储容量较大的变频功率分析仪，根据需要，其谐波分析的次数可达数百甚至数千次。例如，当载波频率为2kHz，基波频率为50Hz时，其40次左右的谐波含量最大；当基波频率为5Hz时，其400次左右的谐波含量最大，需要分析的谐波次数一般至少应达到2000次。
　　同时，选择仪表的同时，还应选择合适带宽的传感器，因为传感器的带宽将限制进入二次仪表的信号的有效带宽。一般用选择宽频带的电压、电流传感器，如：变频功率传感器。

变频功率分析仪

变频功率传感器

五谐波治理

　　谐波的治理主要采用无源滤波装置和有源滤波器。 　　
　　1、无源滤波装置主要采用LC回路，并联于系统中，LC回路的设定，只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流经为其设定的LC回路，达到消除（滤除）某一频率的谐波的目的。LC回路在滤除谐波的同时，在基波对系统进行无功补偿。这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除干净。其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。 　　
　　2、有源电力滤波器。这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等，但方向相反的谐波电流，用以抵销网络中的谐波电流，这种装置的主要元件是大功率电力电子器件，成本高，在其额定功率范围内，原则上能全部滤除干净。

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