基波和谐波
信号谐波产生的原因
信号谐波产生的原因
信号谐波的产生是由于信号中存在频率与基波频率整数倍的分量。
这是由于非线性元件（如放大器或调制器等）的存在，会引起信号波形的畸变，进而导致谐波的产生。
非线性元件会将原始信号分解为一系列不同频率的波形分量，其中包括基波和谐波。
这些谐波分量与基波的频率相比较高，其频率是基波频率的整数倍。
信号谐波的产生还可以解释为信号在传输过程中的各种失真引起的。
在信号通过线路或传输介质时，存在非理想的频率响应和非线性特性，这些都会导致信号波形的畸变和谐波的产生。
总之，信号谐波的产生是由于信号中存在非线性元件或信号在传输过程中的失真效应引起的。
基波和谐波
什么是谐波？"谐波"一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40一、1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。
基波和谐波的关系
基波和谐波的关系嘿，朋友们！今天咱来聊聊基波和谐波这俩家伙的关系，这可有意思啦！咱先打个比方哈，基波就好比是一个团队里的核心人物，那是稳稳当当的主角呀！而谐波呢，就像是围绕着主角的那些配角们。
基波它自己就能撑起一片天，有着自己独特的作用和价值。
那谐波呢，虽然是配角，但也不是可有可无的呀！它们的存在让整个局面变得更加丰富多彩。
就好像一场精彩的演出，主角固然重要，可要是没有那些各具特色的配角来衬托，那也会显得很单调不是？你想想看，在我们的生活中不也是这样吗？有时候我们可能是那个基波，在自己的领域里闪闪发光，发挥着关键的作用。
但有时候我们也可能是那些谐波，在别人的光芒下，贡献着自己的一份力量，让整体更加完美。
谐波们虽然单个看起来可能不那么起眼，但它们组合起来的力量可不容小觑啊！就像一群小蚂蚁，单个没啥威胁，可要是团结起来，那力量可大了去了。
它们和基波相互配合，共同构建出一个更加复杂、更加美妙的世界。
再比如说音乐吧，基波就像是主旋律，让我们能一下子抓住歌曲的核心。
而谐波呢，就是那些让音乐更加丰富、更加有韵味的音符。
没有了谐波，音乐不就变得干巴巴的啦？我们的生活不也是一首曲子吗？基波是我们的主要目标和追求，而谐波就是那些让我们生活变得有趣、有滋有味的小细节。
它们一起奏响了我们人生的乐章，让我们的生活充满了起伏和变化。
而且啊，基波和谐波的关系还很稳定呢！它们可不是随便凑在一起的，而是有着内在的规律和联系。
这就像我们和朋友之间的关系，要相互理解、相互支持，才能长久地走下去呀。
你说，要是没有了谐波，只有基波，那世界得多么单调啊！就像只有一种颜色的画，多没意思呀。
反过来，要是只有谐波，没有基波这个主心骨，那不就乱套了嘛！所以啊，我们要珍惜基波和谐波的这种关系，让它们在我们的生活中发挥出最大的作用。
无论是在工作中还是生活里，我们都要善于发现和利用它们。
总之呢，基波和谐波的关系那是相当重要且奇妙的呀！它们相互依存、相互成就，共同创造了一个丰富多彩的世界。
基波与谐波
基波与谐波一、基本概念基波和谐波是电力系统中常用的概念，它们在电路中起着重要的作用。
1. 基波基波是电路中最低频率的成分，通常也是最重要的成分。
在交流电路中，基波的频率与电网的供电频率相同，例如中国大陆的电网供电频率为50Hz，那么基波频率就是50Hz。
2. 谐波谐波是基波频率的整数倍的成分，是由于电力设备和电子设备中的非线性负载引起的。
在电力系统中，谐波会对整个电网的稳定性和安全运行造成很大的影响，因此要对谐波进行有效的控制。
二、基波与谐波之间的关系基波是谐波的基础，谐波是基波的倍数。
基波是交流电路中的主要成分，其他谐波成分都是基波的倍数。
三、谐波的分类根据谐波频率的不同，谐波可以分为不同的级别。
1. 一次谐波一次谐波是指谐波频率为基波频率的整数倍，例如50Hz的基波频率上，第一个一次谐波就是100Hz。
2. 二次谐波二次谐波是指谐波频率为基波频率的两倍，例如50Hz的基波频率上，第一个二次谐波就是100Hz。
3. 三次谐波三次谐波是指谐波频率为基波频率的三倍，例如50Hz的基波频率上，第一个三次谐波就是150Hz。
4. 更高次谐波谐波的次数可以一直延伸下去，例如四次谐波、五次谐波等，它们都是基波频率的整数倍。
四、谐波的影响与控制谐波会引起电压和电流的畸变，进而导致功率因数下降、线损增加、设备寿命缩短等问题。
因此，对谐波的控制非常重要。
1. 检测与监测为了有效控制谐波，首先需要对谐波进行检测与监测，了解电力系统中的谐波情况。
2. 滤波与补偿一旦检测到谐波超过了安全范围，就需要对谐波进行滤波与补偿。
常用的方法包括使用谐波滤波器、谐波补偿装置等。
3. 谐波的源头控制除了对谐波进行滤波与补偿外，还可以从源头上进行控制。
例如对谐波产生的电力设备进行优化、选择质量更好的电力设备等。
4. 标准与规范为了有效控制谐波，各国都制定了相应的标准与规范，对电力设备进行限制与要求，以确保电力系统的安全运行。
五、总结基波与谐波是电力系统中重要的概念，谐波对电力系统的稳定性和安全运行产生影响。
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分
谐波、谐波电流、谐波电压三者的意义与区分电力谐波就是电能中包含的谐波成分，分为谐波电压和谐波电流。
接下来主要为大家介绍一下谐波、谐波电流和谐波电压的概念及区分。
一、谐波谐波是与基波对应的一个概念。
如果有一个频率为f正弦波，那么频率为n f的正弦波就称为f正弦波的n次谐波，而频率为f的正弦波就是基波（含义为基本波形）。
例如：我们的电力电压波形为50HZ的正弦波，那么3次谐波就是150HZ的正弦波，5次谐波就是250HZ的正弦波。
用数学的方法可以证明，任何一个周期性波形都可以分解为基波和谐波。
因此，当电网电压发生畸变时，就表示其中包含了谐波成分。
图1是包含了5次谐波和7次谐波的波形，5次和7次谐波是工业上最典型的两种谐波。
图1含有5次和7次谐波的畸变波形如果谐波成分是电流，就叫谐波电流。
如果谐波成分是电压，就叫谐波电压。
二、谐波电流谐波电流是导致变压器过热、电缆过热、跳闸、无功补偿装置烧毁的主要原因。
三、谐波电压谐波电压是电子设备误动作的主要原因。
在处理电子设备受干扰的问题是，更加关注电子设备接入电网的位置的谐波电压畸变率。
一般要求电压畸变率小于5%。
四、谐波电流和谐波电压的区分谐波电流与谐波电压之间的关系是很多人搞不清楚的概念。
了解他们之间的关系，对于正确解决电能质量问题十分重要，下面对这两者的关系进行讲解。
谐波电流是谐波的根源，谐波电压是谐波电流的产物。
因此，要彻底解决谐波导致的各种问题，就要从控制谐波电流入手。
谐波电压是谐波电流流过线路阻抗时产生的，对于特定的配电系统，谐波电流与谐波电压之间的关系如下（欧姆定律）：谐波电压=谐波电流×电网阻抗式中：电网阻抗包括了变压器的阻抗和配电线的阻抗，如图1所示。
图2谐波电压与谐波电流的关系较大的谐波电流并不一定导致较大的谐波电压。
只有当系统阻抗较大时，谐波电流才会产生较大的谐波的谐波电压。
图2(a)中的情况是变压器容量较小（对应阻抗较大）的情况，这时，虽然电流（上图）畸变率并不大（所含的谐波电流成分较小），但是电压（下图）出现严重的畸变。
基波和谐波
"谐波"一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40一、1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。
基波分量
基波分量
一、基波分量的定义
在非正弦的周期性振荡中，包含基波和谐波。
和该振荡周期相等的正弦波分量称为基波分量。
相应于这个周期的频率称为基波频率。
频率等于基波频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：
其中，cm表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
二、基波分量的测量方法
当信号的谐波频率与基波频率差距较大时，即信号的低次谐波含量较小，主要为高次谐波时，可以通过低通滤波的方法将高次谐波滤除，剩下就是信号的基波，采用均值检波表、峰值检波表和真有效值检波表均可测量其有效值，测量结果近似等于基波有效值。
当信号频谱较复杂时，尤其是低次谐波含量较大时，很难用滤波的方法将基波准确分离，一般先用交流采样获取离散时间信号序列，再用离散傅里叶变换（DFT或FFT）对其进行傅里叶展开，即可求得基波有效值。
各种谐波分析仪和宽频功率分析仪（变频功率分析仪、高精度功率分析仪等）等设备均可测量适用频率范围内交流信号的基波有效值。
上述仪器除了测量电压、电流的基波有效值之外，还具备功率测量及谐波测量功能。
图.可测量基波分量有效值的WP4000变频功率分析仪。
基波分量
基波分量
一、基波分量的定义
在非正弦的周期性振荡中，包含基波和谐波。
和该振荡周期相等的正弦波分量称为基波分量。
相应于这个周期的频率称为基波频率。
频率等于基波频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：
其中，cm表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
二、基波分量的测量方法
当信号的谐波频率与基波频率差距较大时，即信号的低次谐波含量较小，主要为高次谐波时，可以通过低通滤波的方法将高次谐波滤除，剩下就是信号的基波，采用均值检波表、峰值检波表和真有效值检波表均可测量其有效值，测量结果近似等于基波有效值。
当信号频谱较复杂时，尤其是低次谐波含量较大时，很难用滤波的方法将基波准确分离，一般先用交流采样获取离散时间信号序列，再用离散傅里叶变换（DFT或FFT）对其进行傅里叶展开，即可求得基波有效值。
各种谐波分析仪和宽频功率分析仪（变频功率分析仪、高精度功率分析仪等）等设备均可测量适用频率范围内交流信号的基波有效值。
上述仪器除了测量电压、电流的基波有效值之外，还具备功率测量及谐波测量功能。
图.可测量基波分量有效值的WP4000变频功率分析仪。
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基波
定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率与原信号频率相同的量。
复合波的最低频率分量。
在复杂的周期性振荡中,包含基波和谐波。
和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。
相应于这个周期的频率称为基本频率。
频率等于基本频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。
谐波
定义：其频率为基波的倍数的辅波或分量。
定义：从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
谐波的分类:谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
根据谐波频率的不同，可以分为：
奇次谐波:额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次谐波”，如3、5、7次谐波；
偶次谐波:额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。
变频器主要产生5、7次谐波。
分量谐波:频率为基波非整数倍的分量称为间谐波，有时候也将低于基波的间谐波称为次谐波,次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。
五、谐波的参数
5.1、谐波电流：谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流。
谐波电流叠加在主电源上；
5.2、谐波电压：谐波电压是由谐波电流和配电系统上产生的阻抗导致的电压降；
六、与谐波有关的参数定义
6.1、阻抗：阻抗是在特定频率下配电系统某一点产生的电阻。
阻抗取决于变压器和连在系统上的用电设备，以及所采用导体的截面积和长度。
6.2、阻抗系数：阻抗系数是AF （载波）阻抗相对于50Hz （基波）阻抗的比率。
6.3、谐振：在配电系统里的设备，与它们存在的电容( 电缆，补偿电容器等) 和电感( 变压器，电抗线圈等) 形成共振电路。
后者能够被系统谐波激励而成为谐振。
配电系统谐波的一个原因是变压器铁芯非线性磁化的特性。
在这种情况下主要的谐波是3 次的；它在全部导体内与单相分量具有相同的长度，因而在星形点上不能消除。
6.4、谐振频率：每个电感和电容的连接形成一个具有特定共振频率的谐振电路。
一个网络有几个电感和电容就有几个谐振频率。
6.5、并联谐振频率：网络阻抗达到最大值的频率。
在并联谐振电路中，电流分量I L 和I C 大于总电流I 。
6.6、串联谐振频率：网络的阻抗水平达到最小的频率。
在串联谐振电路内分路电压U L 和U C 大于总电压U 。
6.7、串联谐振谐电路：由电感（电抗器）和电容（电容器）串联的电路。
6.8、无功功率：电动机和变压器的磁能部分，以及用于能量交换目的的功率转换器等处需要无功功率Q 。
与有功功率不同，无功功率并不做功。
计量无功功率的单位是Var 或kvar 。
6.9、无功功率补偿：供电部门规定一个最小功率因数以避免电能浪费。
如果一个工厂的功率因数小于这个最小值，它要为无功功率的部分付费。
否则它就应该用电容器提高功率因数，这就必须在用电设备上并联安装电容器。