谐波的定义
谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。在交流电力系统中,电压和电流的波形通常是周期性的。当电网中的电压或电流波形不是理想的正弦波时,就可以分解为一个基波(频率为电网的额定频率,例如在 50Hz 或 60Hz 的电力系统中,基波频率就是 50Hz 或 60Hz)和一系列谐波。
例如,对于一个频率为(基波频率)的周期性信号,它可以用傅里叶级数展开表示为,其中时对应的分量就是基波,的分量就是谐波。,是第次谐波的幅值,是第次谐波的相位。
谐波产生的原因主要是由于电力系统中的非线性负载。像各种电力电子设备(如整流器、逆变器、变频器等)、电弧炉、荧光灯等设备,它们的工作特性导致电流和电压之间不是线性关系,从而在电网中产生谐波。
高频谐波的定义
高频谐波是指频率较高的谐波成分。相对于电力系统的基波频率(50Hz 或 60Hz)而言,高频谐波的频率通常在数千赫兹(kHz)以上。
在实际应用中,随着电力电子技术的发展,设备的开关频率越来越高。例如,一些高频开关电源的开关频率可能达到几十 kHz 甚至数 MHz。这些设备在工作过程中会产生高频谐波,这些高频谐波会对电网造成干扰。
高频谐波的危害比低频谐波(接近基波频率的谐波)可能更严重。它会导致电磁干扰(EMI)问题,影响附近的电子设备的正常运行。例如,可能会使通信设备出现通信故障、使计算机等精密电子设备的数据出现错误等。同时,高频谐波在电力系统中还会引起额外的损耗,降低系统的效率。