什么是谐波

【何为谐波，谐波有何危害，有什么办法降低UPS工作谐波？】
什么是谐波：
谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，由于非线性负载产生的非正弦电流，造成电路中电流和电压畸变，称为谐波。

谐波的危害：
谐波的危害包括：引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等)，电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命；影响设备正常工作，无功功率增加，电力设备有功容量降低，如变压器、电缆、配电等设备。

供电效率低，出现谐振，特别是柴油发电机发电时更严重，空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。

UPS电源对于电网而言是一个非线性负载，在工作的时候会产生大量的谐波。

以配置6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30%。

降低UPS工作谐波的办法：
1、采用12脉冲整流器。

其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。

采用该技术方案后，可以将谐波降低至10%左右。

2、采用无源滤波器。

依据LC滤波电路原理，对UPS产生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。

3、采用有源滤波器。

原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。

4、采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。

原理是采用高频率PWM控制IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入电流波形尽量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。

谐波是什么意思引言：在日常生活中，我们常常会听到关于谐波的概念，无论是在物理学、音乐领域，还是在电力传输和振动分析等领域中，谐波都扮演着重要的角色。

但是，对于一般人来说，谐波究竟是什么意思？为了更好地理解和解答这个问题，本文将深入探讨谐波的定义、产生机制以及它在不同领域的应用。

一、谐波的定义和特点谐波是指一个波动现象中所包含的频率是基频（或基波）频率的整数倍。

通俗地说，谐波是原始波的倍频或倍数倍振荡，这种倍数关系使得谐波以一种特定的规律在时间和空间中重复出现。

在物理学中，谐波可以说明各种波动现象，例如机械波、电磁波和声波中的波动。

取绳波（或弦波）为例，当弦上产生一定频率的波动时，根据波动方程的解析解，可以得到多个频率的谐波（或泛音）。

每一个谐波都对应着不同的频率和振幅，它们共同构成了泛音序列。

二、谐波的产生机制谐波的产生通常是由于一些物理或者工程系统的非线性特性。

例如，当弹簧振子超过一定振幅时，会发生非线性变形，进而产生谐波。

同样，电力系统中的非线性负载、电力电子设备以及工业机械设备的启停等，都可能激发谐波的产生。

在音乐中，乐器演奏也会产生谐波，对应于不同谐波的能量分布会产生音色的差别。

例如，对于同一个乐器弹奏的不同音调，其基频是相同的，而谐波的存在则使得不同音调的音色有所区别。

三、谐波在不同领域的应用1. 物理学中的应用：谐波在物理学中具有广泛的应用，对于波动现象的研究非常重要。

谐波分析可以帮助我们了解波动系统的性质，从而优化设备的设计和性能。

同时，谐波的研究还有助于探索波动现象的规律和机制。

2. 电力工程中的应用：在电力系统中，谐波是电能传输和配电过程中的一项重要问题。

非线性负载、电力电子设备以及对称性破坏等都可能引起谐波污染，对电力设备和系统造成不良影响。

因此，谐波分析在电力工程中具有重要意义，可以帮助预防和解决谐波问题，保障电网的稳定运行。

3. 音乐领域中的应用：谐波在音乐领域中也扮演着重要的角色。

偶次谐波产生的原因一、什么是谐波？谐波是指周期性物理量的频率是基波频率的整数倍的分量。

在信号传输、音乐、电力系统等领域中，谐波现象是普遍存在的。

二、谐波的分类谐波可分为奇次谐波和偶次谐波。

奇次谐波是指频率为基波频率的奇数倍的分量，而偶次谐波则是指频率为基波频率的偶数倍的分量。

本文主要讨论偶次谐波的产生原因。

三、偶次谐波的产生原因1. 非线性元件导致的谐波产生偶次谐波的产生与非线性元件的存在有着密切的关系。

在非线性元件作用下，输入信号的波形会发生变化，产生频率为基波频率的偶数倍的谐波分量。

这是因为非线性元件对输入信号的响应不是线性的，会导致信号的波形发生畸变，从而产生谐波分量。

2. 不完美的电路设计引起的谐波产生在电路设计中，如果电路参数或元件的选择不合理，也会导致偶次谐波的产生。

例如，电容器或电感器的质量不理想，电路中的反馈或耦合方式设计不当等都可能引起偶次谐波的产生。

3. 非对称负载导致的谐波产生在实际电力系统中，由于负载的不对称性，例如三相负载中的负载功率不均衡或者非线性负载的存在，都可能引起偶次谐波的产生。

这是因为非对称负载会导致电流波形失真，进而产生频率为基波频率的偶次谐波分量。

4. 电力系统中的谐波产生在电力系统中，谐波主要由非线性负载引起。

例如，电弧炉、整流器、变频器等都属于非线性负载，会产生大量的谐波。

这些谐波会对电力系统的稳定性和设备的正常运行造成不利影响。

5. 其他原因导致的谐波产生除了以上几个原因，还有其他一些因素也可能导致偶次谐波的产生。

例如，电磁干扰、温度变化、电路材料的疲劳等都可能引起谐波的产生。

四、偶次谐波的影响偶次谐波的存在会对系统产生一系列的影响，如：1. 降低系统的效率：谐波分量会增加系统的功率损耗，降低系统的效率。

2. 引起设备过热：谐波会导致设备内部电流和电压波形的失真，从而引起设备过热，甚至损坏设备。

3. 干扰其他设备：谐波分量会通过电力系统传播，干扰其他电子设备的正常运行，导致设备的故障或性能下降。

探索声音的谐波声音是我们日常生活中不可或缺的一部分。

从悦耳的歌曲到令人惊叹的自然声音，声音通过谐波的复杂振动带给我们愉悦和信息。

在本文中，我们将深入探索声音的谐波，并了解它们在音乐、科学和医学领域的应用。

一、谐波是什么？人们通常将声音描述为一系列的振动，其产生源于声源的声波传播。

这些声波在传播过程中形成了不同频率的谐波。

谐波是一种频率比原始声波高的波动。

在声音中，原始声波被称为基波，而相对较高频率的波动被称为谐波。

二、音乐中的谐波在音乐中，谐波是创造和表达声音美的重要元素。

乐器的声音质量和音色取决于其谐波频谱的分布情况。

不同的乐器产生不同的谐波结构，这也是它们在音色上产生的差异。

例如，钢琴的丰富音色来源于谐波的丰富分布，而小提琴则以其独特的高频谐波而声名远播。

除了乐器本身产生的谐波外，音乐演奏中的共鸣和和声等技巧也可以增加谐波的存在。

共鸣是指乐器或声带在振动时与音源的谐波频率发生共振，使声音更加丰富和谐。

三、科学中的谐波谐波不仅在音乐领域起到重要作用，它也在科学研究中扮演着关键的角色。

科学家利用谐波的理论和技巧来研究物质的性质、运动和相互作用。

在物理学中，谐波振动广泛应用于声学、光学和电磁学等领域。

例如，声纳技术利用声波的传播和谐波分析来检测和定位水下目标。

光学中的激光利用谐波生成技术产生不同波长的激光光束，用于医学影像学、激光器材和实验研究等领域。

四、医学中的谐波医学是谐波应用的另一个重要领域。

在医学超声成像中，利用谐波效应可以产生更清晰的图像。

超声波在人体组织中传播时会产生谐波，利用谐波信号的特点可以改善图像的分辨率和对比度，提高检测和诊断的准确性。

此外，谐波成像还被应用于治疗领域。

高强度聚焦超声波（HIFU）技术利用谐波效应来聚焦超声波能量，精确破坏病变组织，用于肿瘤治疗、无创手术和疼痛管理等领域。

结论声音的谐波是声音产生和传播过程中不可忽视的重要元素。

在音乐中，谐波创造出多样的音色和和谐；在科学中，谐波为研究物质和现象提供了理论和技术基础；在医学中，谐波应用在超声成像和治疗领域，提高了诊断和治疗的精确性和效果。

物体的声音的谐波声音是由物体的振动产生的，而物体的振动则会引起谐波的产生。

谐波是指在一个固定频率的振动中，其他频率的振动也同时存在的现象。

在物体发出的声音中，谐波的存在使得声音更加丰富和复杂。

首先，让我们来了解一下什么是谐波。

简单来说，谐波是在一个主频率下产生的其他频率的振动。

主频率是物体所发出的声音的基频率，即最低频率的分量。

其他频率的振动则是主频率的倍数，称为谐波频率。

例如，当一个物体以100 Hz的频率振动时，它同时也会产生200 Hz、300 Hz、400 Hz等频率的振动，这些振动就是谐波。

物体的振动是由其分子或原子的运动引起的。

当物体通过声源发出声音时，物体的分子或原子会以一定的频率相对于平衡位置上下振动。

这种振动会产生压缩和稀疏的空气波，进而形成声音。

当物体振动的频率为主频率时，声音的强度最大。

但是，除了主频率之外，物体还同时以其他频率振动，这些振动就是谐波。

谐波对于声音的质量和音色有着重要的影响。

谐波的存在使得声音更加丰富和复杂。

例如，乐器的音色正是由谐波频率和谐波强度的不同而确定的。

不同乐器之间的音色差异主要是由谐波的分布和强度的不同所引起的。

此外，人们还通过控制谐波的分布和强度来创造特定的音效和音乐效果。

在现实生活中，谐波的存在也给我们带来了一些问题。

当两个或多个物体的振动频率接近或相等时，谐波可以相互放大，产生共振现象。

共振会导致物体的振动幅度不断增大，甚至导致物体的破坏。

例如，当一个人站在桥上跳跃时，如果他的跳跃频率接近桥梁的固有振动频率，桥梁就可能发生共振而倒塌。

在工程领域中，了解谐波的特性也非常重要。

例如，某些机械设备的振动频率是固定的，如果谐波频率与设备的固有振动频率相匹配，就会引起设备的共振，导致设备的损坏。

为了避免共振，工程师们需要控制谐波的分布和强度，以减少对设备的影响。

总之，物体的声音中存在着谐波，谐波使声音更加丰富和复杂。

谐波的分布和强度决定了声音的质量和音色。

谐波是什么意思什么是谐波当电网中的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz 的电压或电流成分，我们将频率高于50Hz 的电流或电压成分称之为谐波。

当谐波频率为工频频率的整数倍时，我们将其称之为整数次谐波，这类谐波通常用次数来表示。

例如：将频率为工频频率5 倍（250Hz）的谐波称之为5 次谐波，将频率为工频频率7 倍（350Hz）的谐波称之为7 次谐波，依此类推。

当谐波频率不是工频频率的整数倍时，我们将其称之为分数谐波。

这类谐波通常直接使用谐波频率来表示。

例如：频率为1627Hz 的谐波。

谐波产生的原因多种多样。

比较常见的有两类：第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅（晶闸管）整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。

例如三相六脉波整流器所产生的主要是5 次和7 次谐波，而三相12 脉波整流器所产生的主要是11 次和13 次谐波。

第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2 倍的分数谐波。

例如：使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz 的中频炉则不仅产生5 次和7 次谐波，还产生频率为1640Hz 的分数谐波。

谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。

现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会产生谐波放大，使得谐波的影响越来越严重，从而逐渐引起人们的重视。

当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，我们将其称之为电网被污染。

电网的污染程度用电压波形畸变率来表示，简称THDu。

按照国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》的规定：10KV 电网的THDu 应小于4%，400V 电网的THDu 应小于5%。

谐波与无功电流不同。

无功电流。

什么是谐波？简单地说，电力系统把50赫兹的电压或者电流波，叫做基波，不是50Hz的电压、电流就是谐波。

谐波产生的原因：电网中有一些特殊的用电设备，比如：大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯，等等，这类设备的工作电流与电压不成正比，我们叫它们为非线性的负载。

发电机发出的电能，本来是比较规整的50Hz的频率，但是如果遇到非线性设备在电网中，这一些设备工作时，就会产生谐波。

比如单相整流器，就把50Hz的基波，“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号，就出现了谐波。

这种会产生谐波的设备，我们常常叫它“谐波源”。

谐波的次数：谐波的频率与50Hz的比值，就是谐波的次数，比如：150Hz的，叫3次谐波，350Hz的，叫7次谐波，等等。

电网中，奇次谐波较常见，最多的是3、5、7、9次。

偶次谐波很少见。

由于谐波次数越高（频率越高），谐波的衰减就越快，所以21次以上的谐波，在电网中很少，因此谐波的监测与治理，都不超过21次。

谐波的危害：谐波是电力系统中的一种能量污染，会导致电机发热产生故障、电力保护误动作、电脑通讯设备受干扰、……等等，其危害是很大的。

但是要消除非线性设备的谐波，需要很大的成本。

签于国家目前没有法律处罚，所以绝大多数设备生产厂家都听之任之，就像排放废水废气一样，国家不罚就不去治理。

【提高】“谐波”一词起源于声学，信号理论对谐波的定义是：一个任意的周期信号，可以分解成若干个单一频率的正弦波的叠加，这些正弦波的频率是按自然数列排列的，比如是：f、2f、3f、……Nf，等等。

也就是说一系列频率是f、2f、3f、……Nf的单一频率的正弦波，可以合成一个任意的周期波形。

这些正弦波中，频率最低的一个正弦波，叫基波，f就是基频，频率为2f、3f、4f、5f……的信号，就叫谐波。

电网谐波来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。

谐波计算公式及原理在我们的日常生活和各种工程技术领域中，谐波可是个不容忽视的“小家伙”。

它常常隐藏在电流、电压这些“大部队”里，悄悄地搞些小动作。

今天咱们就来好好扒一扒谐波的计算公式和原理，弄清楚它到底在玩什么花样。

先来说说啥是谐波。

想象一下电流或者电压像一群整整齐齐前进的士兵，正常情况下它们步伐一致，节奏稳定。

但有时候，里面会冒出几个不老实的，走着走着就乱了节奏，和大部队不太合拍，这些不和谐的“捣蛋鬼”就是谐波。

谐波的产生原因有很多。

比如说，各种非线性的电子设备，像电脑、变频器、节能灯等等，它们在工作的时候就会把原本规规矩矩的电流或者电压给搅乱，产生谐波。

那怎么来计算谐波呢？这就得提到一个重要的公式：傅里叶级数。

这玩意儿听起来好像挺高大上的，其实说白了就是把一个复杂的波形分解成一系列简单的正弦波的叠加。

就好比把一堆乱麻一根根地捋清楚。

假设我们有一个周期为 T 的函数 f(t) ，那么它可以展开成傅里叶级数：f(t) = a₀ + Σ(an*cos(nωt) + bn*sin(nωt)) （n = 1, 2, 3,...）这里面的 a₀是直流分量，an 和 bn 就是谐波的系数啦。

具体计算这些系数呢，就得用到积分啦。

比如说an = (2/T) * ∫(f(t) * cos(nωt))dt （积分区间为一个周期 T），bn 也类似。

听起来是不是有点头疼？别担心，咱们通过一个实际的例子来感受一下。

有一次，我在工厂里检修设备。

发现一台大型电机运行的时候声音不太对劲，有点“嗡嗡”的杂音。

凭经验我感觉可能是谐波在捣乱。

于是我拿出仪器一测，果然，电流的波形变得奇奇怪怪的。

回到办公室，我就开始根据采集到的数据计算谐波。

那过程可不轻松，各种积分、推导，差点把我脑袋绕晕。

但最终算出来，发现是 5 次谐波和 7 次谐波的含量比较高。

找到了问题所在，解决起来就有方向啦。

我们对设备进行了一些调整和优化，换掉了一些老化的部件，还加了滤波装置。

一．什么是谐波电力系统中除基本波(50/60Hz)外，任一周期性之讯号，皆称为谐波。

二．谐波的种类整数谐波:2nd、3rd、4th、偶次谐波:2nd、4th、6th奇次谐波:3rd、5th、7th非整数谐波:2.3th、5.6th、次级谐波:<1之谐波三．谐波产生的负荷非线性负荷的应用:变频器、整流器、UPS、荧光灯、计算机…………四．谐波的影响1）变压器对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。

与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。

须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。

而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。

还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦一小时)反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。

2）电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波会有较高的热量。

该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。

这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致I2Rac损耗增加。

3）电动机与发电机谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。

这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。

当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。

例如: 人造纤维纺织业和一些金属加工业。

对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。

像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。

机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。

什么是谐波？谐波的危害一、谐波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，即电路中有谐波产生。

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。

谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。

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。

“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。

谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。

谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。