對周期性非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數(shù)。諧波實際上是一種干擾量，使電網受到“污染”。其頻率范圍一般為2≤n≤40。本文主要介紹了頻率超過諧波頻率范圍2KHz卻低于低頻范圍上限的9KHz信號分量的諧波測量相關知識。

一、有關諧波測量相關定義

　　諧波頻率（fn）：
　　電源（基波）頻率的整數(shù)倍的頻率（fn=n*f1）。f1為基波頻率。
　　諧波階數(shù)（n）：
　　諧波頻率域電源（基波）頻率的（整數(shù)）比。綜合DFT分析以及f1與fs（采樣頻率）之間的同步時，諧波階數(shù)n由n=k/N（k為傅里葉分量數(shù)目，N為Tw內的T1數(shù)，Tw=NT1，T1=1/f1）給出。
　　諧波分量有效值（Gn）：
　　在一個非正弦波形分析中某一個諧波頻率分量的有效值。為簡短起見，這樣的一個分量可被簡單的描述為諧波。
　　注：諧波分量Gn等于頻譜分量Ck（k=N*n）是唯一的；Ck表示第n次諧波的頻譜分量有效值，（Gn=CNn）。它按需求可用In表示電流，用Un表示電壓。
　　摘錄自：GBT--17626.7-2008電磁兼容 試驗和測量技術 供電系統(tǒng)及所連設備諧波、諧間波的測量和測量儀器導則。

二、2KHz~9KHz諧波產生原因

　　頻率超過諧波頻率范圍（約2kHz）卻低于低頻范圍上限（約9KHz）的信號分量（電流或電壓）是由諸如此類的現(xiàn)象產生的：
　　——連在供電干線側的電源（不論與主電源同步還是異步）的脈寬調制控制，譬如“功率因數(shù)校正系統(tǒng)”所用的那樣；
　　——發(fā)射，譬如通過主電源線傳遞的信號；
　　——電源轉換器輸出端（負載側）對輸入端（電源側）的饋通分量；
　　——由通信缺口引起的震蕩。
　　這些分量可以是單一頻率的，也可以是寬頻帶的。

三、2KHz~9KHz諧波測量相關知識

　　這些分量的測量不需要很高的頻率分辨率，按照慣例，往往是把要分析的信號能量按預定的頻帶組合分組來測量的。對其測量時，可對其進行離散傅里葉變換。由于要測量的信號較弱，可用濾波器抑制基波和頻率高于9KHz的分量的幅值，從而大大減少測量的不確定度。基波的衰減應超過55dB。

 

　　　圖1：測量處理部分基本構成圖

　　注：外部電壓、電流傳感器的頻率范圍應適用于高達9KHz
　　采樣頻率應按已有信號分析規(guī)定來選取，使頻率高達9KHz（含9KHz）的分量都能測到。這類分析的采樣不必與電源的基波周期同步。矩形數(shù)據截獲窗的寬度選用100ms，約相應于50Hz（60Hz）系統(tǒng)的5（6）個周期。這樣，在兩個連續(xù)的被測分量Cf之間的頻率差是10Hz。
　　注：頻率為f的分量的有效值表示為Cf，舉例來說C3160是頻率為3160Hz的分量的有效值。
　　DFT未處理的輸出（圖1中的輸出）按200Hz寬的頻帶分組（見圖2），高于諧波頻率范圍的第一個頻帶的中心頻率時2100Hz。每個頻帶的輸出Gb是有效值。

　　　　圖2：2KHz~9KHz范圍內測量頻帶的示意圖

　　注1：之所以這樣選取頻帶寬是為了GB/T 6113.101對9KHz以上的信號帶寬處理相一致。
　　注2：中心頻率b代表了該頻段，例如2100Hz、2300Hz、2500Hz，最高的中心頻率為8900Hz

 

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