§2.3 二次谐波的产生及其解 二次谐波或倍频是一种很重要二阶非线性光学效应，在实践中有广泛的应用，如Nd:YAG激光器的基频光(1.064μm)倍频成0.532νm绿光，或继续将0.532μm激光倍频到0.266μm紫外区域。 本节从二阶非线性耦合波方程出发，求解出产生的二次谐波光强小信号解，并解释相位匹配对二次谐波产生的影响。 2.3.1 二次谐波的产生 设基频波的频率为，复振幅为；二次谐波的频率为，复振幅。由基频波在介质中极化产生的二阶极化强度，辐射出的二次谐波场所满足的非线性极化耦合波方程 (2.3.1-1) (2.3.1-2)注意简并度， (2.3.1-3)波矢失配量， (2.3.1-4) 写成单位矢量（光波的偏振方向或电场的振动方向）和标量的乘积形式，基频光场可能有两种偏振方向，即，两种偏振方向可以是相互平行也可以是相互垂直，并有 (2.3.1-5) 基频波与产生的二次谐波耦合产生的极化场强度，辐射出基频光场满足的非线性极化耦合波方程。 (2.3.1-6) (2.3.1-7) (2.3.1-8) 如果介质对频率为的光波都是无耗的，即远离共振区，则都是实数。 进一步考虑极化率张量的完全对易对称性和时间反演对称性可以证明： (2.3.1-10) 二次谐波的耦合波方程组为: (2.3.1-11) (2.3.1-12) 2.3.2 二次谐波的小信号解
图1 倍频边界条件 1、小信号解 在小信号近似下，基频波复振幅不随光波传输距离改变， (2.3.2-1)并由边界条件，对二次谐波的耦合波方程(2.2.1-12)积分得： (2.3.2-2)二次谐波的光强为： (2.3.2-3)利用有效倍频系数(有效非线性光学系数) (2.3.2-4) 和函数定义， (2.3.2-5) 以及 (2.3.2-6)得到小信号近似下的二次谐波解 (2.3.2-7) 小信号近似下倍频效率： (2.3.2-8)倍频效率正比于基频光束功率密度，输出倍频光强是基频波光强的平方。同时由曼利——罗关系，在产生一个二次谐波光子的同时，要湮灭两个基频波光子。转换效率正比于倍频系数的平方，即与正比于有效极化率系数的平方。 2、二次谐波解的讨论 定义相位匹配带宽：由二次谐波光强最大值一半处的宽度，定义允许的相位失配量 (2.3.2-9)定义相干长度：如果相位失配量，使倍频光强单调增长的一段距离为相干长度 (2.3.2-10)由上面的讨论知，在小信号近似下，为获得高的倍频效率，首先应满足相位匹配条件，并且选用有效倍频系数大和较长的晶体，尽可能增强基频光的强度。 §2.3.3 二次谐波的大信号解（基频波存在损耗） 产生二次谐波的耦合波方程为 (2.3.3-1)讨论在相位匹配条件下，即，此时基频波和二次谐波的折射率相等，如果基频波存在损耗，
倍频现象的理论解释线性光学效应的特点：出射光强与入射光强成正比；不同频率的光波之间没有相互作用，没有相互作用包括不能交换能量；效应来源于介质中与作用光场成正比的线性极化。 非线性光学效应的特点：出射光强不与入射光强成正比（例如成平方或者三次方的关系）；不同频率光波之间存在相互作用，可以交换能量；效应来源于介质中与作用光场不成正比的非线性极化。 倍频效应是非线性的光学效应，当介质在光波电场的作用下时，会产生极化。设P是光场E在介质中产生的极化强度。 对于线性光学过程：P=ε0χE 对于非线性光学过程：P可以展开为E的幂级数： ε=ε0χ(1)E+ε0χ(2)E2+ε0χ(3)E3+...ε0χ(ε)Eε+… 其中：ε(1)=ε0χ(1)E，ε(2)=ε0χ(2)ε2，ε(3)=ε0χ(3)ε3，…，ε(ε)= ε0χ(ε)εε分别为线性以及2,3，…，n阶非线性极化强度。χ(ε)为n阶极化率。 正是这些非线性极化项的出现，导致了各种非线性光学效应的产生。而倍频效应，就是由其中的二阶极化强度ε(2)所导致产生的： ε??[εε?ε???? ?ε???? ]+c.c. 设光场是频率为ε、波矢为ε???? 的单色波，即：ε=1 2 ε0ε(2)ε2???[2εε?2ε???? ?ε???? ]+c.c. 则ε(2)=ε0χ(2)ε2中将出现项：1 4
该极化项的出现，可以看作介质中存在频率为2ε的振荡电偶极矩，它的辐射便可能产生频率为2ε的倍频光。 介质产生非线性极化：从微观上看，非线性是由原子、分子非谐性所造成的。物质受强光作用后，电子发生位移x，具有位能V(x)，对于无对称中心晶体，与电子位移+x和-x 相对应的位能并不相等，即：V(+X)≠V(-x)，因而位能函数V(x)应该包含奇次项： ε(ε)=1 2 εε02ε2+ 1 3 εεε3+? 相应的，电子与核之间的恢复力为： ε=??ε(ε) ?ε =?(εεε2ε+εεε2+?) 当D>0时，正位移(ε>0)引起的恢复力大于负位移(ε<0)引起的恢复力。如果作用在电子上的电场力是正的，则会引起一个相对较小的位移；反之，则会引起一个相对较大的位移。那么，电场正方向产生的极化强度就比电场反方向产生的极化强度小。这就使得非线性极化的产生。 有了非线性极化，那么，一个给定的强光波电场对应的极化波就是一个正峰值b比负峰值b’小的非线性极化波： 而根据傅里叶分析，任何一个非正弦的周期函数，都可以分解成角频率为ε、2ε、3ε、…的正弦波。所以强光波电场在介质中引起的非线性极化波，可以分解成为角频率为ε的基频极化波，角频率为2ε的二次谐频极化波，以及常值分量等成分。而其中角频率为2ε的二次谐波，就是倍频光。
谐波电流计算公式是什么？ 谐波含量计算： 测试时最好测出设备较长时期运行时最大的谐波电流，其和产生谐波电流的负载投入有关，若产生谐波电流的负载全部投入，测试的数据是比较准的。 A、咨询现场工程人员，此时产生谐波的负载是否全部满负荷运行，产生谐波的负载就是非线性负载，变频器，整流设备，中频炉等。测试时现场工程人员应该知道同类的非线性负载投入了多少，所以一定问清楚，自己也可以通过配电盘看一下同类的设备投入了多少，最终目的就是能够知道我们此次测试的谐波电流含量是否为其真正的谐波含量，否则按比例推算。譬如我们测试时同类设备只有一半运行，毫无疑问我们的测试报告要对其进行说明，并且推算出其真实的谐波含量应该乘以2。 B、数据测试完后，若测试数据已经完全反映了实际现场可能出现的最大谐波含量，如下图： 将测试的0min----30min的数据计算出来，如上图是0min----2min，其THDA （平均畸变率）为9.4%，Arms为1.119KA，那么其计算的谐波含量为105.186A，0min----30min的数据全部计算完后，取出最大值既是我们需要的最大谐波含量，那么选取1台100A的设备即可满足谐波补偿要求。 无功功率补偿计算： A、咨询现场工程人员，或者调用其原始功率因数数据，因为功率因数是考核指标，主要咨询两个问题，一是功率因数长期基本上是多少，二是在此功率因数时长期负载电流I多大，通过公式计算出P的值，然后计算出需要补偿的无功功率，无功功率计算公式为，——对应cosφ前的正切值，——对应cosφ后的正切值。 B、数据测试完后，若测试数据已经完全反映了实际现场可能出现的最大无功补偿量，如下图所示： 将测试的0min----30min的数据计算出来，如上图是0min----2min，其平均功率为P=140KW，补偿前功率因数cosφ前=0.554，若补偿后要求功率因数不低于cosφ后=0.90，那么根据公式其计算的无功补偿容量为142.66KVAR，0min----30min的数据全部计算完后，取出最大值既是我们需要的最大无功补偿容量，那么选取3台100A的设备即可满足谐波补偿要求。
谐拨含量： 借助傅立叶级数分解法求出每周波内各次谐拨含量。 ．．．．．．．． 按公式（ 2），计算每周波电压有效值u j。 u j 1 n u i2 n i1 a) 总谐波含量： (u j )2(u j (1) )2 总谐波含量的百分数 =100% ，u j (1)——波形 u j (1) 中的基波含量。 u b)单次谐波含量 = u j ( k)100%,(k 2 ~ 50) j (1) 偏离系数： 求出每周波的基波电压u j (1)，并在其周波各采样点上将采样点上，将采样点上采样电压与 其对应点的基波电压进行比较，取其最大偏差值，则偏差系数=u j 100% 。 u j (1) uj ——每周波各采样点上采样电压与其对应点的基波电压之间的最大偏差值 u jp (1)——每周波基波电压的峰值 对数个周波的偏离系数进行比较，取其最大值。 电压调制： 测取稳态时各周波的正负半波连续最大的三点电压采样值，按抛物线插值法求出其峰值，至少采集一秒钟，共采集N 个周波。 按下述规定求取调制参数值： 电压调制参数的测试，应在电压波形的正负半波中进行，取其最大值。 电压调制量为至少一秒钟（N 个周波）同向峰值的最大与最小之差。 电压调制量 = [u jp]max[u jp ] min [ u jp ]max——N周波中同向峰值电压最大值 [ u jp ]min——N周波中同向峰值电压最小值
波峰系数： 每波电压有效值 u ，以同一周波内连续最大的三个电压采样值，按抛物线插值法求出其 ．．．．．． 峰值电压 u jp，按公式（6）计算其波峰系数： F u jp ， u jp——每周波的峰值电压。u j u 1 m u j2 m j 1 u j 1n u2 n i1i u——平均电压有效值 j ——采样周波数（j 1 ~ m, m100 ）u j——每周波电压有效值 i ——每周波采样点数（i 1 ~ n,n50 ）u i——每点电压瞬时值
在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。 在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……可能直到第三十次谐波组成。 有几个常见多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。 ①电压畸变：因为电源系统有内阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变(这是产生"平顶"波的根源)。此阻抗有两个组成部分：电源接口(PCC)以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗，用户处的供电变压器即是PC C的一例。 由非线性负荷引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上产生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形加到与此同一电路上所接的全部其他负荷上，引起谐波电流的流过，即使这些负荷是线性的负荷也是如此。 解决的办法是把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷的供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。 ②过零噪声：许多电子控制器要检测电压的过零点，以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷不致产生瞬态过电压，从而可减少电磁干扰(EM I)和半导体开关器件上的电压冲击。当在电源上有高次谐波或瞬态过电压时，在过零处电压的变化率就很高且难于判定从而导致误动作。实际上在每个半波里可有多个过零点。 ③中性线过热：在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生3N次谐波电流时，中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。如当时三相负荷不平衡时，中性线上流经的电流会更大。最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流。造成中性线导线发热过高，增加了线路损耗，甚至会烧断导线。 现行的解决措施是增大三相四线式供电系统中中性线的导线截面积，最低要求要使用与相线等截面的导线。国际电工委员会(IEC)曾提议中性线导线的截面应为相线导线截面的200%。 ④变压器温升过高：接线为Yyn的变压器，其二次侧负荷产生3N次谐波电流时，其中性线上除有三相负荷不平衡电流总和外，还将流过3N次谐波电流的代数和，并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网。解决上述问题最简单的办法是采用Dyn接线的变压器，使负荷产生的谐波电流在变压器△形绕组中循环，而不致流入电网。 无论谐波电流流入电网与否，所有的谐波电流都会增加变压器的电能损耗，并增加了变压器的温升。 ⑤引起剩余电流断路器的误动作：剩余电流断路器(RCCB)是根据通过零序互感器的电流之和来动作的，如果电流之和大于额定的限值它就将脱扣切断电源。出现谐波时RCC B误动作有两个原因：第一，因为RCC B是一种机电器件，有时不能准确检测出高频分量的和，所以就会误跳闸。第二，由于有谐波电流的缘故，流过电路的电流会比计算所得或简单测得的值要大。大多数的便携式测量仪表并不能测出真实的电流均方根值而只是平均值，然后假设波形是纯正弦的，再乘一个校正系数而得出读数。在有谐波时，这样读出的结果可能比真实数值要低得多，而这就意味着脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。 现在可以买到能检测电流均方根值的断路器，再加上真实的均方根值测量技术，校正脱扣器的整定值，便可保证供电的可靠性。
谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率计算 ———谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率计算 本文介绍谐波的基础知识，什么是基波、谐波、谐波的种类及谐波频率如何计算，哪些设备或电路容 易产生谐波，谐波的影响是什么 1 谐波的基础知识 2 （1）什么是基波？ 3 电力网络中呈周期性变化的电压或电流的频率即为基波（又称一次波），我国电网规定频率是50 Hz 4 基波是50 Hz。 5 （2）什么是谐波？ 6 电力网络中除基波（50 Hz）外，任一周期性的电压或电流信号，其频率高于基波（50 Hz）的，称为 7 电网或电路中，电压产生的谐波为电压谐波； 8 电流产生的谐波为电流谐波。 9 （3）谐波有几种？ 10 整数谐波：指频率为整数（跃1）倍基波频率的谐波，即2、3、4、5、6、7、8、9、10 等次谐波 11 偶次谐波：指频率为圆、源、6、8、10 等偶数倍基波频率的谐波。 12 奇次谐波：指频率为3、5、7、9、11 等奇数倍基波频率的谐波。 13 正序谐波：谐波次数为3k+1（k 为正整数）即4、7、10等次谐波。 14 负序谐波：谐波次数为3k-1（k 为正整数）即2、5、8等次谐波。 15 零序谐波：指频率为3的整数倍基波频率的谐波，例如3、6、9、12、15 次谐次。 16 高频谐波：指频率为圆耀怨kHz的谐波。 17 （4）谐波频率如何计算？ 18 谐波频率越谐波次数伊基波频率例：缘次谐波频率为缘伊缘园Hz越圆缘园Hz，苑次谐波频率为7伊越猿 19 缘园Hz等。 20 （5）哪些设备或电路容易产生谐波？ 21 1）非线性负载，例二极管整流电路（AC/DC）。 22 2）三相电压或电流不对称性负载。 23 3）逆变电路（DC/AC）。 24 4）UPS 电源（PC 机用），EPS 电源（大功率动力用），即不间断电源。
二次谐波的应用 二次谐波成像是近年发展起来的一种三维光学成像技术，具有非线性光学成像所特有的高空间分辨率和高成像深度，可避免双光子荧光成像中的荧光漂白效应。 此外二次谐波信号对组织的结构对称性变化高度敏感，因此二次谐波成像对于某些疾病的早期诊断或术后治疗监测具有很好的生物医学应用前景. 二次谐波英文名称：second harmonic component 定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率为原信号频率两倍的正弦分量。 SHG的一个必要条件是需要没要反演对称的介质其次是必须满足相位匹配，传播中的倍频光波和不断昌盛的倍频极化波保持了相位的一致性. 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。 ＳＨＧ实验装置ＳＨＧ实验装置按二次谐波信号收集方式可分为前向和后向，图２为前向和后向二次谐波产生的实验装置示意图．以图２（ａ）为例：由激光器产生的角频率为的入射基频光，经过物镜聚焦到样品上，产生频率为２的二次谐波，由另一个高数值孔径的物镜收集，滤光片（一般为窄带滤光片）滤掉激发光和可能产生的荧光和其他背景光，再用探测器件（如ＰＭＴ）和计算机系统进行信号的采集、存储、分析和显示．要实现二次谐波微成像需要对以下因素进行最优化考虑：超短脉冲激光、高数值孑Ｌ径的显微物镜、高灵敏度的非解扫面探测器、准相位匹配和具有高二阶非线性的样品Ｊ．激光器：掺Ｔｉ蓝宝石飞秒激光器因具有高重复频率（８０ＭＨｚ）和高峰值功率，单脉冲能量低且町在整个近红外区（７００～１０００ｎｍ）内连续调谐，所以是二次谐波显微成像的理想光源．激光的重复频率对ＳＨＧ也有影响，如果提高激发光的重复频率，激发光的平均功率可相应提高，二次谐波信号也得到增强．物镜：一般情况下，二次谐波主要非轴向发射，即信号收集时必须有一个足够大的数值孑Ｌ径来有效接收整个二次谐波信号．滤光片：为保证所收集的信号为二次谐波信号，必须使用滤光片．一般采用一长波滤光片和窄带滤光片（带宽１０ｎｍ）组合以过滤任何干扰信号．信号收集系统：为尽晕减少二次谐波信号在系统中的损失，提高系统的探测灵敏度，最好采用非解扫（ｎｏｎ．ｄｅｓｃａｎｎｅｄ）的信号．信号收集系统中的主要部件是ＰＭＴ探测器．首先，为收集整个二次谐波信号，需要探测器的接收面足够宽．其次，对于由可调谐Ｔｉ：蓝宝石飞秒激光器，要接收的二次谐波信号处于３５０～５００ｎｍ波段，故可采用双碱阴极光电倍增管．由于激发光波长离探测器的响应区很远，故可有效探Ｎ－－次谐波信号．除了使用不同的滤光片外，二次谐波显微成像和双光子激发荧光显微成像在系统结构上是完全兼容的．已有人成功地将激光扫描共聚焦显微镜改造成双光子系统９，同样，也可以方便的用改造后的系统进行两者的复合成像 二次谐波显微成像技术的发展及其在生物医学中的应用. 细胞膜电压的测量对理解细胞信号传递过程有重要作用. 使用合适的膜染剂进行标记, 通过对染剂分子的二次谐波显微成像, 信号强度变化便能反映膜电压的大小. 近年来, 二次谐波显微成像的一个主要领域, 就是发展具有高时空分辨率及高灵敏度的活细胞中横跨膜电压的光学测量方法. ＳＨＧ成像用于膜电压测量细胞膜电压的测量对理解细胞信号传递过程有重要作用．使用合适的膜染剂进行标记，通过对染剂分子的二次谐波显微成像，信号强度变化便能反映膜电压的大小．近年来，二次谐波显微成像的一个主要领域，就是发展具有高时空分辨率及高灵敏度的活细胞中横跨膜电压的光学测量方法．１９９３年，ＯＢｏｕｅｖｉｔｃｈ等人¨证明，所加电场可强烈地调制ＳＨＧ强度．１９９９年，ＰＪＣａｍｐａｇｎｏ！ａ等人则证明了ＳＨＧ信号随膜电压变化．实验结果表明，激发波长为
大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器的区别 艾默生网络能源有限公司UPS 产品部 温顺理 一、理论推导 1.6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a 为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1) 由公式(1)可得以下结论： 电流中含6K ±1(k 为正整数)次谐波，即5、7、11、13…等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 2.12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I 和II 两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 ...)19sin 19 1 17sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--??? =t t t t t t t I i d A ωωωωωωωπ
12脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成) 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II 网侧线电压比桥I 超前30?，因网侧线电流比桥I 超前30? (1-3) 故合成的 网侧线电流 (1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k ±1(k 为正整数)次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 ...)19sin 19 1 17sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--??? =t t t t t t t I i d IA ωωωωωωωπ...)19sin 19 1 17sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+++++++??? =t t t t t t t I i d IIA ωωωωωωωπ...)13sin 13 1 11sin 111(sin 3 4t t t I i i i d IIA IA A ωωωπ ++ ??? =+=
谐拨含量： 借助傅立叶级数分解法．．．．．．．． 求出每周波内各次谐拨含量。 按公式（2），计算每周波电压有效值j u 。 ∑== n i i j u n u 121 a) 总谐波含量： 总谐波含量的百分数= %100)()()1(2)1(2?-j j j u u u ，)1(j u ——波形中的基波含量。 b) 单次谐波含量=)50~2(%,100)1() (=?k u u j k j 偏离系数： 求出每周波的基波电压)1(j u ，并在其周波各采样点上将采样点上，将采样点上采样电压与其对应点的基波电压进行比较，取其最大偏差值，则偏差系数=%100)1(??j j u u 。 uj ?——每周波各采样点上采样电压与其对应点的基波电压之间的最大偏差值 )1(jp u ——每周波基波电压的峰值 对数个周波的偏离系数进行比较，取其最大值。 电压调制： 测取稳态时各周波的正负半波连续最大的三点电压采样值，按抛物线 插值法求出其峰值，至少采集一秒钟，共采集N 个周波。 按下述规定求取调制参数值： 电压调制参数的测试，应在电压波形的正负半波中进行，取其最大值。 电压调制量为至少一秒钟（N 个周波）同向峰值的最大与最小之差。 电压调制量=min max ][][jp jp u u - max ][jp u ——N 周波中同向峰值电压最大值 min ][jp u ——N 周波中同向峰值电压最小值
波峰系数： 每波电压有效值u ，以同一周波内连续最大的三个电压采样值，按抛物线插值法．．．．．．求出其峰值电压jp u ，按公式（6）计算其波峰系数：j jp u u F = ，jp u ——每周波的峰值电压。 ∑==m j j u m u 1 21 ∑==n i i j u n u 1 21 u ——平均电压有效值 j ——采样周波数（100,~1≥=m m j ） j u ——每周波电压有效值 i ——每周波采样点数（50,~1≥=n n i ） i u ——每点电压瞬时值
电能公式和电能质量计算公式大全 电能公式 电能公式有W=Pt,W=UIt,(电能＝电功率x时间) 有时也可用W=U^2t/R=I^2Rt 1度=1千瓦时=3.6*10^6焦P：电功率 W：电功 U:电压 I:电流 R：电阻 T:时间 电能质量计算公式大全 1.瞬时有效值： 刷新时间1s。
(1)分相电压、电流、频率的有效值 获得电压有效值的基本测量时间窗口应为10周波。 ①电压计算公式： 相电压有效值，式中的是电压离散采样的序列值（为A、B、C相）。 ②电流计算公式： 相电流有效值，式中的是电流离散采样的序列值（为A、B、C相）。 ③频率计算： 测量电网基波频率，每次取1s、3s或10s间隔内计到得整数周期与整数周期累计时间之比(和1s、3s或10s时钟重叠的单个周期应丢弃)。测量时间间隔不能重叠，每1s、3s或10s间隔应在1s、3s或10s时钟开始时计。 (2)有功功率、无功功率、视在功率（分相及合相）
有功功率：功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母P表示，单位瓦特(W)。 计算公式： 相平均有功功率记为，式中和分别是电压电流离散采样的序列值（为A、B、C相）。 多相电路中的有功功率：各单相电路中有功功率之和。 相视在功率 单相电路的视在功率：电压有效值与电流有效值的乘积，单位伏安(VA)或千伏安(kVA)。 多相电路中的视在功率：各单相电路中视在功率之和。 相功率因数 电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S
1.什么是二次谐波？ 答：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。 2.谐波是怎样分类的？ 谐波主要根据频率和相序特性进行分类。 1. 根据频率分类 2次谐波（100Hz）、3次谐波（150Hz）。非工频整数倍的谐波称为间谐波。 2. 根据相序旋转作用分类 根据相序旋转作用可负序谐波、零序谐波、正序谐波三种。分别对应2、3、4次谐波，并依次类推分别对应5、6、7次谐波，8、 9、10次谐波……。其中正序谐波包括基波频率，为正向旋转。 负序谐波为逆向旋转，产生的磁场抵消基波产生的磁场。零序谐波不旋转，但会叠加到三相四线制系统中的中性线上。在三相四线制系统中，一些谐波能够相互抵消，另一些却会相互叠加，致使谐波被放大。 理想情况下，电网电压和电流波形为频率为50Hz（有些国家为60Hz）的正弦波。但是现实情况并非如此，电压和电流波形不是完美的正弦波，这被称为“畸变”。利用傅立叶分析法，这个畸
变的波形可以分解为一系列不同频率的正弦波的叠加，其中序数为1的是我们需要的50Hz（或60Hz）的基波，其余的分量的频率是基波频率的整数倍，这些频率的电能是我们不希望看到的，被称为谐波。 二次谐波就是电网中存在的频率为100Hz（50Hz的2倍）。一般是由冶炼金属的电弧炉产生的。二次谐波的治理是比较复杂的
电路分析基础谐波分析法 本章实训谐波分析法的验证 实训任务引入和介绍 在电路分析的应用过程中～遇到非正弦周期电流电路的情况并不少见。有时候～电流波形非常简单,如矩形波、三角波等,～可以通过简单的计算得出其有效值、平均值及平均功率,但有时候非正弦周期电流的波形非常复杂～那么通过谐波分析法来进行电路分析就显得尤为重要。本次实训我们就以一个简单的电路为基础～通过简单的理论计算和实际测量的结合来验证谐波分析法。 实训目的 1.掌握非正弦周期电流电路的测量方法, 2.理解谐波分析法的基本原理, 3.学会用谐波分析法进行简单的电路分析。 实训条件 100V直流电源、150V/50Hz交流电源、100V/100Hz交流电源、功率计、 R=10Ω、L=1H、 3C=1.11*10uF、电压表、电流表。 操作步骤 (1)连接电路。 如图5-12所示，将在直流、交流电源串联，根据叠加定理，可以知道电路中的电流为非正弦周期电流，且该信号可以分解为100V直流、150V/50Hz交流、100V/100Hz电源给出的信号。
图5-12 实训电路 (2)理论计算。 已知: U,100，150sin,t，100sin(2,t,90:)V s R,10, 1X,,90,， c,C X,,L,10, L ? 直流分量作用于电路时，电感相当于短路，电容相当于开路。故有: I,0,U,0,P,0000 ? 一次谐波作用于电路时，有: 150 U,，0:Vs12 150，0:U2s1 I,,,1.32，82.9:A1R，j(X,X)10，j(10,90)L1C1 U,1.31，82.9:(10，j10),18.5，127.9:V1 ? 二次谐波作用于电路时，有: 100，,90:U2s2 I,,,2.63，,21.8:A2R，j(X,X)10，j(20,45)L2C2 U,2.63，,21.8:(10，j20),58.8，41.6:V2
二次谐波制动比率差动的原理 摘要：对国内几起微机型主变差动保护误动原因分析，对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因，提出了防范措施。 关键词：差动保护；误动；暂态特性；线路纵差保护 电力系统中，主变是承接电能输送主要设备，作为主设备主保护微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，不断改进，还存“原因不明”误动作情况，这将造成主变非正常停运，影响大面积区供电，是造成系统振荡，对电力系统供电稳定运行是很不利。对新建变电站、运行中变电站、改造变电站主变差动保护误动原因进行分析，并提出了防止主变差动误动对策。 1主变差动保护 主变差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动比率差动保护，哪种保护功能差动保护，其差动电流都是主变各侧电流向量和到，主变正常运行保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。 1.1比率差动保护动作特性 比率差动保护动作特性见图1。当变压器轻微故障时，例如匝间短路圈数很少时，不带制动量，使保护变压器轻微故障时具有较高灵敏度。而较严重区外故障时，有较大制动量，提高保护可靠性。 二次谐波制动主要区别是故障电流励磁涌流，主变空载投运时会产生比较大励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，使主变不误动，采用谐波制动原理。判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是主变故障主变空载投运，决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12～0.18。有些大型变压器，增加保护可靠性，也有采用五次谐波制动原理。 1.2差动速断作用 差动速断是较严重区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。差动速断定值是按躲过变压器励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起不平衡电流，两者中较大者。定值一般取(4～14)Ie。 2主变差动保护误动作原因分析 主变差动保护误动作可能性大小，大致分为新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明，这种分类方法并绝对相互区别，便于分析问题时优先考虑现实问题。 2.1新建变电站主变差动保护误动作原因分析
谐波分析方法对比 随着用电设备的多样化和复杂化，线路中谐波的成分也变得越来越丰富，谐波污染的治理问题也变得越来越棘手，许多仪器也相应推出了谐波测量功能，我们该如何区分这些谐波的测量方法并正确地使用他们进行谐波测量呢？本文将进行“深究”。 在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。 谐波测量基本原理 目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。 在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。 同步采样法 顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。 频率重心法 使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法
三相桥式整流电路中谐波电流的计算新方法 李槐树李朗如 摘要提出了一种实用的新方法来计算三相桥式整流器所产生的谐波电流。本方法考虑了交流侧电抗及电网中存在的谐波电压，导出了交直流两侧谐波电流的计算公式。计算与实测结果表明，本方法准确实用。 关键词：三相桥式整流器波形畸变谐波电流谐波电压计算 A New Method to Calculate Harmonic Currents in A Three-Phase Bridge Rectifier Li Huaishu Li Langru (Huazhong University of Science and Technology 430074 China) Abstract This paper presents a new method to calculate the harmonic currents on both DC and AC sides in a three-phase bridge rectifier operating under pre-existing voltage distortion.The proposed method,which takes into account the AC side reactances and harmonic voltages already existing in AC network,gives out the calculating equations of DC and AC sides harmonic currents.Some practical rectifier circuits are calculated and carefully tested.The calculated results show that the proposed method is more accurate and more practical. Keywords:Three-phase bridge rectifier Voltage distortion Harmonic current Harmonic voltage Calculation 1 引言 电力系统中三相桥式整流器的使用极为广泛，由此引起的谐波电流也成了人们日益关注的问题。安置滤波器是减小谐波电流的有效措施，然而多数滤波器的设计要求对整流器所产生的谐波电流进行计算。计算结果愈准确，所设计的滤波器的效果也就愈佳。 通过对整流电路的分析而精确地计算谐波电流往往比较困难，时间仿真有时可以获得较为准确的结果，但需要复杂的仿真程序。所以在一定的假设条件下，近似地估算谐波电流成了工程技术人员普遍采用的方法。文献［3］对几种近似方法所产生的误差作了比较性研究，文献［4，5］中所提出的近似方法，提高了计算的准确性，但仅与仿真结果作了比较。而且各种近似方法均假设交流电网中的电压波形为标准正弦的。然而实际电网中，由于非线性负载的大量使用，会含有不可忽视的高次谐波电压。 本文对接入电压波形畸变的电网中的三相桥式整流电路进行了分析，提出了一近似方法来计算其交直流两侧的谐波电流。对实际整流电路在接入电压波形畸变率不同的电网时所产生的谐波电流进行了计算，
二次谐 波的应用 二次谐波成像是近年发展起来的一种三维光学成像技术，具有非线性光学成像所特有的高空间分辨率和高成像深度，可避免双光子荧光成像中的荧光漂白效应。 此外二次谐波信号对组织的结构对称性变化高度敏感，因此二次谐波成像对于某些疾病的早期诊断或术后治疗监测具有很好的生物医学应用前景. 二次谐波英文名称：second harmonic component 定义：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率为原信号频率两倍的正弦分量。SHG的一个必要条件是需要没要反演对称的介质其次是必须满足相位匹配，传播中的倍频光波和不断昌盛的倍频极化波保持了相位的一致性. 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。
ＳＨＧ实验装置ＳＨＧ实验装置按二次谐波信号收集方式可分为前向和后向，图２为前向和后向二次谐波产生的实验装置示意图．以图２（ａ）为例：由激光器产生的角频率为的入射基频光，经过物镜聚焦到样品上，产生频率为２的二次谐波，由另一个高数值孔径的物镜收集，滤光片（一般为窄带滤光片）滤掉激发光和可能产生的荧光和其他背景光，再用探测器件（如ＰＭＴ）和计算机系统进行信号的采集、存储、分析和显示．要实现二次谐波微成像需要对以下因素进行最优化考虑：超短脉冲激光、高数值孑Ｌ径的显微物镜、高灵敏度的非解扫面探测器、准相位匹配和具有高二阶非线性的样品Ｊ．激光器：掺Ｔｉ蓝宝石飞秒激光器因具有高重复频率（８０ＭＨｚ）和高峰值功率，单脉冲能量低且町在整个近红外区（７００～１０００ｎｍ）内连续调谐，所以是二次谐波显微成像的理想光源．激光的重复频率对ＳＨＧ也有影响，如果提
Tilting of the spin orientation induced by Rashba effect in ferromagnetic metal layer Ung Hwan Pi, Kee Won Kim, Ji Young Bae, Sung Chul Lee, Young Jin Cho, Kwang Seok Kim, and Sunae Seo Citation: Applied Physics Letters 97, 162507 (2010); doi: 10.1063/1.3502596 View online: https://www.doczj.com/doc/ba17836494.html,/10.1063/1.3502596 View Table of Contents: https://www.doczj.com/doc/ba17836494.html,/content/aip/journal/apl/97/16?ver=pdfcov Published by the AIP Publishing Articles you may be interested in Quaternary memory device fabricated from a single layer Fe film J. Appl. Phys. 111, 07C704 (2012); 10.1063/1.3670973 Monitoring magnetization reversal and perpendicular anisotropy by the extraordinary Hall effect and anisotropic magnetoresistance. J. Appl. Phys. 108, 043924 (2010); 10.1063/1.3475690 Tunable quaternary states in ferromagnetic semiconductor GaMnAs single layer for memory devices Appl. Phys. Lett. 90, 152113 (2007); 10.1063/1.2721144 Influence of spin polarization enhancement layer to rare earth–transition metal thin films for perpendicular tunneling magnetoresistance evaluated by ferromagnetic Hall effect J. Appl. Phys. 99, 08C513 (2006); 10.1063/1.2177420 Perpendicular magnetization reversal, magnetic anisotropy, multistep spin switching, and domain nucleation and expansion in Ga 1 ? x Mn x As films J. Appl. Phys. 98, 063904 (2005); 10.1063/1.2043233 This article is copyrighted as indicated in the article. Reuse of AIP content is subject to the terms at: https://www.doczj.com/doc/ba17836494.html,/termsconditions. Downloaded to IP:
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ / (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝