什么是諧波？根據(jù)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(shù)倍。我們可以進(jìn)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(lǐng)域，他們設(shè)計(jì)發(fā)射器以在諧波頻率下發(fā)射標(biāo)稱量的能量。通常，無線設(shè)備的設(shè)計(jì)是針對單一頻率的；例如，智能手機(jī)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(qiáng)，所有或至少部分這些諧波信號可能會干擾其他無線服務(wù)。

一、非線性器件和諧波

在電力系統(tǒng)中，諧波是系統(tǒng)基頻的倍數(shù)的電流或電壓。非線性設(shè)備或負(fù)載，如飽和磁設(shè)備、放電照明和整流器，通過它們的作用產(chǎn)生這些諧波。

電網(wǎng)內(nèi)的諧波頻率通常會影響系統(tǒng)功能，這會轉(zhuǎn)化為所產(chǎn)生電力的整體質(zhì)量問題。電力系統(tǒng)中的諧波會轉(zhuǎn)化為電機(jī)中的扭矩脈動、變速驅(qū)動器中的失火以及導(dǎo)體和設(shè)備中的發(fā)熱。

二、電力系統(tǒng)中的電流諧波

在典型的交流電源系統(tǒng)中，電流以特定頻率正弦波動，通常為50或60赫茲。當(dāng)我們將線性電氣設(shè)備或負(fù)載連接到系統(tǒng)時(shí)，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(dāng)將非線性設(shè)備或負(fù)載連接到電力系統(tǒng)時(shí)，情況并非如此。

這是因?yàn)榉蔷€性負(fù)載通過它們的動作產(chǎn)生電流諧波。此外，當(dāng)我們將整流器等非線性設(shè)備連接到系統(tǒng)時(shí)，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(fù)雜，這取決于它與系統(tǒng)中其他組件的交互以及設(shè)備或負(fù)載的類型。無論復(fù)雜程度如何，根據(jù)傅里葉級數(shù)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(tǒng)的基頻開始，出現(xiàn)在基頻的整數(shù)倍處。

非線性設(shè)備或負(fù)載的其他示例包括：打印機(jī)、電腦、熒光燈、變速驅(qū)動器、電池充電器。

三、電力系統(tǒng)中諧波的引入

我們將諧波定義為基頻的正整數(shù)倍。基頻的三次倍數(shù)稱為三次諧波。正是這種精確類型的諧波是非線性設(shè)備或負(fù)載作用的產(chǎn)物。這些類型的非線性器件包括半導(dǎo)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(dǎo)體是諧波的主要提供者，但飽和的變壓器也會產(chǎn)生諧波。就電動機(jī)而言，除非它們達(dá)到飽和水平，否則它們不會產(chǎn)生諧波。非線性設(shè)備或負(fù)載會在基波中引起干擾，從而產(chǎn)生其他類型的諧波。然而，我們將關(guān)注的諧波類型是三次諧波，因?yàn)樗哂杏绊戨娏ο到y(tǒng)性能和功能的特定特性。

我相信您知道，電力系統(tǒng)通過相距 120 度的三相系統(tǒng)接收電源。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)提供了更高的效率。在為其負(fù)載供電后，根據(jù)設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)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(dǎo)致中性線出現(xiàn)振蕩電流，這當(dāng)然是非常危險(xiǎn)的。此外，這種危險(xiǎn)是由于中性線的設(shè)計(jì)包含較小（尺寸）的導(dǎo)體，這些導(dǎo)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(huán)，而不是讓三相在中性線上結(jié)合。

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

四、電壓諧波的影響

電流諧波是電壓諧波的主要貢獻(xiàn)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(chǎn)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(gè)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(gè)近似值，電流諧波不會影響傳輸?shù)截?fù)載的實(shí)際功率。

總結(jié)起來，使用非線性設(shè)備或負(fù)載時(shí)，諧波是不可避免的。它對電力系統(tǒng)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(dāng)涉及電力系統(tǒng)時(shí)，我們必須解決這兩種形式的諧波。一般來說，在無線通信領(lǐng)域內(nèi)，諧波不僅會對相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響，還會對其他服務(wù)產(chǎn)生負(fù)面影響。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的“什么是諧波？諧波對電子設(shè)備有何影響？”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。