什么是諧波？根據定義，諧波是一種信號或波，其頻率是參考波或信號頻率的整數倍。我們可以進一步將諧波定義為信號或波的頻率與參考信號或波的頻率之比。

幾乎所有信號都由諧波頻率的能量和基頻的能量組成。在無線通信領域，他們設計發射器以在諧波頻率下發射標稱量的能量。通常，無線設備的設計是針對單一頻率的；例如，智能手機的無線電只能連接到2.4 GHz頻段。

諧波頻率的信號輸出可能會對其他廣播或通信造成干擾。例如，92.3 MHz（FM 波段）的廣播信號將具有 184.6 MHz 的二次諧波和276.9 MHz的三次諧波。此外，如果足夠強，所有或至少部分這些諧波信號可能會干擾其他無線服務。

一、非線性器件和諧波

在電力系統中，諧波是系統基頻的倍數的電流或電壓。非線性設備或負載，如飽和磁設備、放電照明和整流器，通過它們的作用產生這些諧波。

電網內的諧波頻率通常會影響系統功能，這會轉化為所產生電力的整體質量問題。電力系統中的諧波會轉化為電機中的扭矩脈動、變速驅動器中的失火以及導體和設備中的發熱。

二、電力系統中的電流諧波

在典型的交流電源系統中，電流以特定頻率正弦波動，通常為50或60赫茲。當我們將線性電氣設備或負載連接到系統時，它會以與電壓相同的頻率吸收電流（正弦波），通常是異相的。但是，當將非線性設備或負載連接到電力系統時，情況并非如此。

這是因為非線性負載通過它們的動作產生電流諧波。此外，當我們將整流器等非線性設備連接到系統時，它會吸收通常不是正弦曲線的電流。更重要的是，電流波形可能會變得有些復雜，這取決于它與系統中其他組件的交互以及設備或負載的類型。無論復雜程度如何，根據傅里葉級數分析，電流波形都可以分解為基本的正弦曲線。這些正弦曲線從電力系統的基頻開始，出現在基頻的整數倍處。

非線性設備或負載的其他示例包括：打印機、電腦、熒光燈、變速驅動器、電池充電器。

三、電力系統中諧波的引入

我們將諧波定義為基頻的正整數倍。基頻的三次倍數稱為三次諧波。正是這種精確類型的諧波是非線性設備或負載作用的產物。這些類型的非線性器件包括半導體器件，即MOSFET、晶體管、二極管和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。

盡管半導體是諧波的主要提供者，但飽和的變壓器也會產生諧波。就電動機而言，除非它們達到飽和水平，否則它們不會產生諧波。非線性設備或負載會在基波中引起干擾，從而產生其他類型的諧波。然而，我們將關注的諧波類型是三次諧波，因為它具有影響電力系統性能和功能的特定特性。

我相信您知道，電力系統通過相距 120 度的三相系統接收電源。當然，這種設計提供了更高的效率。在為其負載供電后，根據設計，它可以將相位添加到中性線，從而相互抵消。總體而言，這種設計也具有成本效益。但是，如果三相中存在三次諧波，則它們不會相互抵消。

一般來說，這種情況會導致中性線出現振蕩電流，這當然是非常危險的。此外，這種危險是由于中性線的設計包含較小（尺寸）的導體，這些導體只能承載最小的電流。因此，為了消除三次諧波的影響，我們使用三角形連接。最后，這允許電流在連接周圍循環，而不是讓三相在中性線上結合。

注意：三角形連接是串聯電氣三相繞組的三角形排列，其中電路的三根導線中的每一根都連接到兩個繞組的連接點。

四、電壓諧波的影響

電流諧波是電壓諧波的主要貢獻者。由于來自源阻抗的電流諧波，電壓源及其提供的電壓會失真。您可以限制電壓源的源阻抗；那么，電流諧波也會產生降低的電壓諧波。通常，與電流諧波相比，電壓諧波通常最小。

正是由于這個原因，我們可以使用電壓的基頻來近似電壓波形。請記住，如果我們使用這個近似值，電流諧波不會影響傳輸到負載的實際功率。

總結起來，使用非線性設備或負載時，諧波是不可避免的。它對電力系統的影響包括性能降低、效率降低、成本增加和安全問題。請記住，當涉及電力系統時，我們必須解決這兩種形式的諧波。一般來說，在無線通信領域內，諧波不僅會對相關設備產生負面影響，還會對其他服務產生負面影響。

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的“什么是諧波？諧波對電子設備有何影響？”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。