在电力学中什么是谐波？
作者：王虹 www.yuediqu.com 2025-05-20
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在电力系统中，谐波的产生主要源于非线性负载，即电流与所加电压不呈线性关系时，就会形成非正弦电流，进而产生谐波。根据法国数学家傅立叶的分析原理，任何重复的波形都可以被分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波具有不同的频率、幅度与相角，可以分为奇次与偶次性。其中，奇次谐波（如3、5、7次）引起的危害通常比偶次谐波（如2、4、6次）更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已被消除，只有奇次谐波存在。三相整流负载产生的谐波电流为6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波。
谐波一词源于声学，数学分析的理论基础在18世纪和19世纪已经建立。傅里叶提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了关注。德国使用静止汞弧变流器造成了电压、电流波形的畸变，这是早期谐波研究的先例。1945年J.C.Read发表的论文是早期有关谐波研究的经典论文。进入50年代和60年代，高压直流输电技术的发展促使大量关于变流器引起电力系统谐波问题的研究论文发表。70年代起，电力电子技术的迅速发展使得各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也更加严重。世界各国都高度重视谐波问题，国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义在于其对电能生产、传输和利用效率的影响。谐波会导致电气设备过热、产生振动和噪声，加速绝缘老化，缩短设备寿命，甚至造成故障或烧毁。谐波还可能引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。此外，谐波还可能导致继电保护和自动装置误动作，影响电能计量的准确性。对于外部环境，谐波对通信设备和电子设备产生严重干扰，影响其正常运行。
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谐波一词源于声学，数学分析的理论基础在18世纪和19世纪已经建立。傅里叶提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了关注。德国使用静止汞弧变流器造成了电压、电流波形的畸变，这是早期谐波研究的先例。1945年J.C.Read发表的论文是早期有关谐波研究的经典论文。进入50年代和60年代，高压直流输电技术的发展促使大量关于变流器引起电力系统谐波问题的研究论文发表。70年代起，电力电子技术的迅速发展使得各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也更加严重。世界各国都高度重视谐波问题，国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义在于其对电能生产、传输和利用效率的影响。谐波会导致电气设备过热、产生振动和噪声，加速绝缘老化，缩短设备寿命，甚至造成故障或烧毁。谐波还可能引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。此外，谐波还可能导致继电保护和自动装置误动作，影响电能计量的准确性。对于外部环境，谐波对通信设备和电子设备产生严重干扰，影响其正常运行。
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