來源：羅姆半導體社區

諧波是多余的高頻，疊加在基本波形上會產生失真的波形。在交流電路中，電阻的行為與在直流電路中的行為完全相同。也就是說，流經電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。這是因為電阻器是線性器件，并且如果對其施加的電壓是正弦波，則流經該電阻器的電流也是正弦波，因此兩個正弦波之間的相位差為零。

通常，在處理電路中的交流電壓和電流時，假定它們是純正弦波形狀的，只有一個頻率值（稱為“基本頻率”）存在，但并非總是如此。

在電壓或電流特性不是線性的電氣或電子設備或電路中，即流過它的電流與施加的電壓不成比例。與設備關聯的交變波形或多或少與理想正弦波形的交變波形不同。這些類型的波形通常稱為非正弦或復雜波形。

復雜的波形是由常見的電氣設備（例如鐵芯電感器，開關變壓器，熒光燈中的電子鎮流器以及其他此類重感性負載）以及交流發電機，發電機和其他此類電機的輸出電壓和電流波形產生的。結果是即使電壓波形是電流波形也可能不是正弦波。

同樣，大多數電子電源開關電路，例如整流器，可控硅整流器（SCR），功率晶體管，功率轉換器和其他此類固態開關，可切斷和斬波電源正弦波形以控制電動機功率或轉換正弦交流電源到直流。這些開關電路趨向于僅在交流電源的峰值處汲取電流，并且由于開關電流波形是非正弦的，因此所產生的負載電流被稱為包含諧波。

非正弦復雜波形是通過將一系列稱為“諧波”的正弦波頻率“相加”而構成的。諧波是廣義術語，用于通過不同頻率的波形來描述正弦波形的失真。

然后，無論其形狀如何，都可以將復雜的波形從數學上分為其各個組成部分，分別稱為基本頻率和多個“諧波頻率”。但是，我們所說的“基本頻率”是什么。

基本頻率

甲基本波形（或一次諧波）是具有電源頻率的正弦波形。基頻是構建復數波形的最低頻率或基頻?，因此周期時間，所得復數波形的Τ將等于基頻的周期時間。

其中：Vmax是以伏特為單位的峰值，?是以赫茲（Hz）為單位的波形頻率。

我們可以看到正弦波形是交流電壓（或電流），它隨著角度2π?的正弦函數而變化。波形頻率?由每秒的循環數確定。在英國，該基本頻率設置為50Hz，而在美國，則為60Hz。

諧波是指以基本頻率的整數倍（整數倍）工作的電壓或電流。因此，給定50Hz基本波形，這意味著二次諧波頻率將為100Hz（2 x 50Hz），三次諧波頻率將為150Hz（3 x 50Hz），在250Hz處為5次，在350Hz處為7次，依此類推。同樣，在給定60Hz基本波形的情況下，第二，第三，第四和第五諧波頻率分別為120Hz，180Hz，240Hz和300Hz。

因此，換句話說，我們可以說“諧波”是基頻的倍數，因此可以表示為：2?，3?，4?等。

諧波導致的復雜波形

注意，上面的紅色波形是由于諧波含量被添加到基頻而在負載下看到的實際波形。

基本波形也被稱為1 日諧波波形。因此，如左欄中所示，二次諧波的頻率是基波頻率的兩倍，三次諧波的頻率是基波頻率的三倍，三次諧波的頻率是基波頻率的四倍。

右側欄顯示了由于基波與不同諧波頻率下的諧波波形相加而產生的復雜波形。注意，最終的復合波形的形狀不僅取決于存在的諧波頻率的數量和幅度，還取決于基頻或基頻與各個諧波頻率之間的相位關系。

我們可以看到，復雜的波由基本波形和諧波組成，每個諧波都有自己的峰值和相位角。例如，如果基頻為：E = Vmax（2π?t），諧波值將給出為：

對于二次諧波：

E 2 = V 2max（2 *2π?t）= V 2max（4π?t），= V 2max（2πt）

對于三次諧波：

E 3 = V 3max（3 *2π?t）= V 3max（6π?t），= V 3max（3ωπt）

對于四次諧波：

E 4 = V 4max（4 *2π?t）= V 4max（8π?t），= V 4max（4πt）

等等。

那么，給出的復雜波形值的公式為：

諧波通常通過他們的名字和頻率進行分類，例如，2 次諧波的基本頻率為100Hz，并且還可以通過序列的。諧波序列是指在平衡的三相4線制系統中，諧波電壓和電流相對于基本波形的相量旋轉。

正序諧波（4、7、10，…）將以與基頻相同的方向（正向）旋轉。其中，作為負序的諧波（第二，第五，第八，…）在基頻的相反方向（反向）上旋轉。

通常，不希望出現正序諧波，因為它們會由于波形的疊加而導致導體，電源線和變壓器過熱。

另一方面，負序諧波在各相之間循環，這會給電動機帶來其他問題，因為相量旋轉會削弱電動機（尤其是感應電動機）所需的旋轉磁場，從而導致它們產生較小的機械轉矩。

另一組特殊的諧波稱為“三重奏”（三倍頻），旋轉序列為零。三倍頻是三次諧波（3rd，6th，9th等）的倍數，以此類推，因此得名，因此偏移了零度。零序諧波在相線和中線或地線之間循環。

與彼此抵消的正序和負序諧波電流不同，三階或三次諧波不會抵消。取而代之的是在公用中性線中進行算術加法，該中性線要承受來自所有三相的電流。

結果是，由于這些三次諧波，中性線中的電流幅度可能高達基頻處相電流幅度的3倍，從而導致效率降低和過熱。

然后，我們可以將序列效應總結為50Hz基本頻率的倍數：

諧波排序

請注意，相同的諧波序列也適用于60Hz基本波形。

諧波摘要

諧波是疊加在基頻（即電路的頻率）上的高頻波形，足以使它的波形失真。施加到基波的失真量將完全取決于存在的諧波的類型，數量和形狀。

自從引入用于電動機，風扇和泵的電子驅動器，整流器，功率轉換器和晶閘管功率控制器之類的電源開關電路以及大多數非線性電子相位控制以來，諧波在過去幾十年中才出現了足夠的數量。負載和高頻（節能）熒光燈。這主要是由于這樣的事實，即負載所汲取的受控電流沒有如整流器或功率半導體開關電路那樣忠實地遵循正弦波形。

配電系統中的諧波與基頻電源（50Hz或60Hz）結合在一起會產生電壓和/或電流波形的失真。這種失真會產生由多個諧波頻率組成的復雜波形，這可能會對電氣設備和電力線產生不利影響。

賦予復雜波形其獨特形狀的波形失真量與最主要的諧波分量的頻率和大小直接相關，這些諧波分量的諧波頻率是基頻的倍數（整數）。最主要的諧波分量是從2低次諧波ND到19 個與triplens是最差的。

審核編輯 黃昊宇