數(shù)學中分析可知：任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多高次頻率的正弦波，高次頻率是基頻的整倍數(shù)，直流成分稱為0次諧波，基波稱為1次諧波，二次以上的波形稱為高次諧波，其中偶次頻率的波形稱為偶次諧波，奇次頻率的波形稱為奇次諧波。例如一個基頻為200 HZ的波形，其基波為200HZ，當它的波形不是純正的正弦波時，便有失真存在，其200HZ以上的波形稱為高次諧波，400HZ為二次諧波，600HZ為三次諧波，如此類推。下面的圖片形象地合成了這個波形，是以一個200HZ的正弦基波和2-5次高次諧波組成。

THD為總諧波失真的英文(Total Harmonic Distortion)簡寫，是諧波計算的引申，表征被輸入波形的失真程度，THD數(shù)值越大，輸入波形的失真越嚴重，高次諧波越豐富。數(shù)值越小，失真越小，高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD，

在理想的市電供電系統(tǒng)中，電流和電壓的波形都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流便是正弦波。

在實際的供電系統(tǒng)中，由于存在非線性負荷，當電流流過與所加電壓不呈線性關(guān)系的負載時，就形成非正弦電流。例如基頻為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……可能直到第幾百次諧波組成。

電力諧波分為電壓諧波和電流諧波，電壓諧波與基波的比值遠比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負載瞬間出現(xiàn)的尖峰電流，因為供電線路存在電阻值，電流流過時產(chǎn)生電壓壓降，此電阻與負載串聯(lián)，導致負載電壓波形有瞬間噪音波形出現(xiàn)，形成諧波。電流諧波則由負荷的特性產(chǎn)生，所有的非線性負荷都能產(chǎn)生諧波電流，產(chǎn)生諧波的設(shè)備有很多種類型，列舉我們熟知的部分設(shè)備類型有：開關(guān)電源(SMPS)、電子鎮(zhèn)流器、調(diào)速傳動裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設(shè)備及某些家用電器如電視機等。

諧波的危害是比較嚴重的。使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣層加速老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。高次諧波對于電力系統(tǒng)外部，對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴重干擾，特別是對于一些醫(yī)用儀器設(shè)備，我們必須加以重視，防止測量、控制錯誤。頻率較低的諧波主要通過電源線傳導干擾影響外部設(shè)備，而頻率較高的諧波不僅通過電源線傳導干擾，還通過空間輻射影響外部設(shè)備。

現(xiàn)在，對于中小功率的用電設(shè)備，通常有兩種方法改善諧波，一種是無源修正法，也稱被動修正法，這種修正法采用普通的LCR元件，通過諧振，濾波的方式提高功率因數(shù)，減小高次諧波，這種修正法的特點是成本低廉，在功率不高、性能要求不高的場合可以使用。另一種為有源修正法，也稱主動修正法（Active Power Factor Corrector 簡稱APFC），這種修正法使用專用的功率因數(shù)校正IC、開關(guān)元件、儲能器件等，將交流輸入的電流進行整形，而保持與電壓波形一致，使功率因數(shù)最大，并使諧波成分盡可能小，這種修正法的特點是可實現(xiàn)的指標高，性能好。

快速傅里葉變換算法是基于復數(shù)運算的，有按時域抽取樣本和按頻域抽取樣本兩種算法，其運算結(jié)果是一樣的，只是排序不一樣。

表征諧波的參數(shù)有：諧波次數(shù)（頻率）、幅值（峰值）、絕對含量值、相對含量值（與基波的比值或與總含量的比值）、初相角等。

用在電能質(zhì)量評估，通常有兩種諧波標準：

1. THD-F：IEC諧波標準，以基波百分比的方式表示諧波。

2. THD-R：CSA諧波標準，以諧波的有效值百分比方式表示諧波。

THD-R 是在一個信號中以相對整個有效值（基波＋諧波分量）的諧波數(shù)量百分比表示； THD-F 是相對基波的百分比表示。不同的標準將需要THD-R 或 THD-F。

THD-F的基本概念

其IEC（國際電工委員會）規(guī)定的計算公式如下。

THD-R的基本概念：

THD為總諧波失真的英文簡寫，是諧波計算的引申，表征被輸入波形的失真程度，THD數(shù)值越大，輸入波形的失真越嚴重，高次諧波越豐富。數(shù)值越小，失真越小，高次諧波占的分量越小。THD分電壓VTHD和電流ITHD兩種，其IEC（國際電工委員會）規(guī)定的計算公式如下。

THD-R和THD-F轉(zhuǎn)換：

柏艾斯的電流諧波測量傳感器RJIA-C51-PQ采用32位微處理器為核心元件，具有RS485總線通訊方式，可在線式實時監(jiān)測電流諧波情況。RJIA-C51-PQ采用了羅氏線圈探頭，現(xiàn)場安裝方便，能準確的測量各次諧波頻率下的電流有效值，亦可給出諧波含量等參數(shù),是實現(xiàn)在線式測量諧波的好幫手。

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