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分?jǐn)?shù)諧波

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  • 發(fā)布時(shí)間:2013/9/18 16:01:46
  • 作者:hb_yinhe

定義

  間諧波是指非基波頻率整數(shù)倍的諧波。也稱分?jǐn)?shù)次諧波或分?jǐn)?shù)諧波。

  交流非正弦信號(hào)可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。當(dāng)正弦波分量的頻率與原交流信號(hào)的頻率相同時(shí),稱為基波;當(dāng)正弦波分量的頻率是原交流信號(hào)的頻率的整數(shù)倍時(shí),稱為諧波;當(dāng)正弦波分量的頻率是原交流信號(hào)的頻率的非整數(shù)倍時(shí),稱為分?jǐn)?shù)諧波,也稱分?jǐn)?shù)次諧波或間諧波。

產(chǎn)生

  間諧波往往由較大的電壓波動(dòng)或沖擊性非線性負(fù)荷所引起,所有非線性的波動(dòng)負(fù)荷,如電弧焊、電焊機(jī)、各種變頻調(diào)速裝置、同步串級(jí)調(diào)速裝置及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等均為間諧波波源,電力載波信號(hào)也是一種間諧波。

在各種電壓等級(jí)供電網(wǎng)中都可能出現(xiàn)間諧波。間諧波源主要有靜止頻率變換器,循環(huán)換流器,感應(yīng)電機(jī)和電弧設(shè)備等。

分析

  通常的諧波測(cè)量?jī)x器使用傅立葉變換的方法進(jìn)行諧波分析,而傅立葉變換的前提是假定所有的周期波形都是相同的,從這個(gè)角度講,傅立葉變換只適用于整數(shù)次諧波的分析。
  對(duì)于包含間諧波的信號(hào),每個(gè)相鄰周期(基波周期)的信號(hào)可能不同,也就是說(shuō),信號(hào)是變化的,當(dāng)變化滿足一定的規(guī)律時(shí),比如說(shuō),每N個(gè)基波周期變化重復(fù)一次。我們可以將N個(gè)基波周期視為一個(gè)周期,這樣,信號(hào)就是周期信號(hào)了。對(duì)該周期信號(hào)取N個(gè)基波周期進(jìn)行傅里葉變換,可以得到下述表達(dá)式:
 

 

其中:


 
當(dāng)bm≥0時(shí),


 
當(dāng)bm<0時(shí),
 

 

 

 

 
 
  ω1為基波角頻率,ω1=2πf1,f1為基波頻率,T1=1/f1為基波周期。
  Tw為傅里葉時(shí)間窗的寬度(持續(xù)時(shí)間),Tw=NT1。
  c0為直流分量。
  cm為頻率fm=mf1/N的正弦分量的幅值。當(dāng)m/N為整數(shù)時(shí),該正弦分量為稱為諧波,當(dāng)當(dāng)m/N為非整數(shù)時(shí),該正弦分量稱為分?jǐn)?shù)次諧波,也就是間諧波。
  WP4000變頻功率分析儀可以對(duì)傅里葉時(shí)間窗的基波周期數(shù)進(jìn)行選擇,當(dāng)對(duì)應(yīng)的N較大時(shí),可以準(zhǔn)確測(cè)量間諧波。N越大,可分析的間諧波的頻率越低。

可分析間諧波的WP4000變頻功率分析儀

可分析間諧波的WP4000變頻功率分析儀

危害

  間諧波源的特點(diǎn)是放大電壓閃變和音頻干擾,影響電視機(jī)畫面及增大收音機(jī)噪音,造成感應(yīng)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)及異常。對(duì)于由電容、電感和電阻構(gòu)成的無(wú)源濾波器電路,間諧波可能會(huì)被放大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使濾波器因諧波過(guò)載而不能正常運(yùn)行,甚至造成損壞。間諧波的影響和危害等同整數(shù)次諧波電壓的影響和危害。


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