谐波定义及其危害

在对电网、UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、电机等测试中，大家除了关注电压、电流和功率等一些基本参数后，其它关注得最多的应该是很多事故的罪魁祸首——谐波。那么什么是谐波？谐波的分类又有什么呢？它的危害又是什么呢？

在介绍“谐波”之前，我们要先了解一个名词——基波。在百度百科中对“基波”的定义如下：

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。

设定如图1所示是一个基波信号。如果一个信号只有“基波”，那这就是完美的信号，但是在实际中这是不可能的，这其中夹杂最多的是谐波，俗话说，龙生九子，各有不同，可以这样说，基波就属于正统，那么谐波就像“九子”中的“睚眦”，具有“嗜杀喜斗，刻镂于刀环、剑柄吞口”的特性，那么什么是谐波呢？

在百度百科中，对谐波的定义是“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” 。

这段话看起来挺复杂的，其实简单理解就是“对周期性交流量进行傅里叶级数分解，得到频率为基波频率（大于1）整数倍的分量就是谐波”。如图2所示，是3次谐波。谐波根据频率来进行分类，分为奇次谐波、偶次谐波和间谐波。

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，被称为奇次谐波，如2、4、6次谐波；

间谐波——频率为基波频率的整数倍的谐波，倍称为简谐波，也叫分量谐波。

如所示，是电网（50Hz）对谐波的分类。

我们通过一组图片来看看谐波的影响。在图1的基波上添加一个3次谐波，如图2所示，那么就得到了如图 4所示的波形，当继续的叠加奇次谐波后，就变成了方波，如图5所示，是叠加3、5、7次谐波，图6所示是叠加后的波形。

通过上面的波形，我们看到了，由于谐波的产生，然后叠加到基波上，原来的基波发生了很大的改变，由原来的正弦波快要变成了方波，这样不仅会降低系统容量如变压器、断路器、电缆等，还会加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备危害生产安全与稳定。

那么谐波究竟是怎么产生的呢？经过分析，谐波产生主要有是由于正弦信号加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。像常见的主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。因此这类型的乐动官方在线入口需要使用功率分析仪对其谐波进行测试，后续将为大家介绍市面上的各厂家的功率分析仪测试谐波的优劣势。