
【電】 fundamental harmonic
basic; essence
【化】 harmonic (wave)
在電力系統與電子工程領域,"基本諧波"(Fundamental Harmonic)指交流電信號中頻率與基波頻率一緻的成分,是構成周期性波形的核心分量。以50Hz或60Hz的電力系統為例,基波頻率即為50Hz或60Hz,其對應的正弦波稱為基本諧波。數學表達式可表示為: $$ v(t) = V_m sin(omega t + phi) $$ 其中$V_m$為幅值,$omega = 2pi f$為角頻率,$f$為基波頻率。
基本諧波的能量占比通常超過總信號能量的95%,是電能質量評估的核心指标。國際标準IEEE 519-2014明确規定,電力系統中基本諧波電壓畸變率需控制在5%以内,以保障設備兼容性。在變頻器、UPS等電力電子裝置的技術文檔中,基本諧波參數被列為關鍵性能指标,直接影響設備選型與系統穩定性設計。
該術語的英文對應詞"Fundamental Harmonic"最早見于1916年C.P. Steinmetz的《電力系統暫态現象》專著,現已成為IEC 61000系列電磁兼容标準中的規範化表述。
諧波是電力系統和信號處理中的重要概念,以下是關于“基本諧波”的詳細解釋:
基波(基頻分量)
基波是周期性交流電中與工頻(如50Hz或60Hz)相同的分量,它是原始波形的主要頻率成分。例如,中國電網的标準基波頻率為50Hz。
諧波
諧波是指通過對周期性非正弦波形進行傅裡葉級數分解後,得到的頻率為基波整數倍的分量。例如,基波為50Hz時,5次諧波頻率為250Hz,7次諧波為350Hz。
諧波主要由非線性負載引起。當電流經過非線性設備(如變頻器、整流器等)時,電流與電壓不成正比例關系,導緻波形畸變,産生額外的高頻分量。
奇次諧波與偶次諧波
諧波的影響
諧波會導緻電網電壓畸變、設備過熱、繼電保護誤動作等問題,需通過濾波器或諧波抑制裝置治理。
根據傅裡葉級數,任何周期信號可分解為: $$ f(t) = a0 + sum{n=1}^{infty} left( a_n cos(nomega t) + b_n sin(nomega t) right) $$ 其中,基波對應(n=1),諧波對應(n≥2)。
總結來說,“基本諧波”可理解為諧波的基礎概念,包括基波與高次諧波的産生原理、分類及影響。實際應用中需注意諧波治理以減少對電網的幹擾。
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