間諧波

交流非正弦信號可以分解為不同頻率的正弦分量的線性組合。當正弦波分量的頻率與原交流信號的頻率相同時，稱為基波；當正弦波分量的頻率是原交流信號的頻率的整數倍時，稱為諧波；當正弦波分量的頻率是原交流信號的頻率的非整數倍時，稱為分數諧波，也稱分數次諧波或間諧波。

基本介紹

• 中文名：間諧波
• 外文名：inter-harmonics
• 釋義：非基波頻率整數倍的諧波
• 別稱：分數次諧波或分數諧波
• 產生：由較大的電壓波動或衝擊性
• 危害：放大電壓閃變和音頻干擾等

定義

英文（inter-harmonics）

間諧波是指非基波頻率整數倍的諧波。也稱分數次諧波或分數諧波。

簡介

隨著電力電子元件等非線性設備在電力系統中的廣泛套用，由此而產生的諧波對電網的污染也越來越嚴重。諧波問題已引起廣泛關注。通常的諧波一般指頻率為工頻（基波頻率）整數倍的成分，而對非整數倍基波頻率的成分則稱之為間諧波。 

產生

間諧波往往由較大的電壓波動或衝擊性非線性負荷所引起，所有非線性的波動負荷，如電弧焊、電焊機、各種變頻調速裝置、同步串級調速裝置及感應電動機等均為間諧波波源，電力載波信號也是一種間諧波。

在各種電壓等級供電網中都可能出現間諧波。間諧波源主要有靜止頻率變換器，循環換流器，感應電機和電弧設備等。

危害

間諧波源的特點是放大電壓閃變和音頻干擾，影響電視機畫面及增大收音機噪音，造成感應電動機振動及異常。對於由電容、電感和電阻構成的無源濾波器電路，間諧波可能會被放大，嚴重時會使濾波器因諧波過載而不能正常運行，甚至造成損壞。間諧波的影響和危害等同整數次諧波電壓的影響和危害。

分析

通常的諧波測量儀器使用傅立葉變換的方法進行諧波分析，而傅立葉變換的前提是假定所有的周期波形都是相同的，從這個角度講，傅立葉變換隻適用於整數次諧波的分析。

對於包含間諧波的信號，每個相鄰周期（基波周期）的信號可能不同，也就是說，信號是變化的，當變化滿足一定的規律時，比如說，每N個基波周期變化重複一次。我們可以將N個基波周期視為一個周期，這樣，信號就是周期信號了。對該周期信號取N個基波周期進行傅立葉變換，可以得到下述表達式：

其中：

當b_m≥0時_，

當b_m<0時_，

ω1為基波角頻率，ω1=2πf1，f1為基波頻率，T1=1/f1為基波周期。

Tw為傅立葉時間窗的寬度（持續時間），Tw=NT1。

c0為直流分量。

cm為頻率fm=mf1/N的正弦分量的幅值。當m/N為整數時，該正弦分量為稱為諧波，噹噹m/N為非整數時，該正弦分量稱為分數次諧波，也就是間諧波。

WP4000變頻功率分析儀可以對傅立葉時間窗的基波周期數進行選擇，當對應的N較大時，可以準確測量間諧波。N越大，可分析的間諧波的頻率越低。

限值

IEC61000-3-6對間諧波的發射水平做出了明確的說明，如間諧波電壓水平應低於鄰近諧波水平，並規定為（0.5%～1%）UN。我國根據IEC的相關標準於2009-09-30發布了《電能質量 公用電網間諧波》國家標準，於2010-06-01開始實施。該規定對間諧波的含量、測量方法和測量儀器的精度做了相關規定。

區別

除了直流信號之外，不是純正正弦波的信號，均含有諧波。對於嚴格周期信號，不包含分諧波和間諧波，將信號進行傅立葉變換，可以分解為直流分量和各種不同頻率、不同幅值的正弦波。這些正弦波中，頻率最低的正弦波稱為基波，其它正弦波稱為諧波，所有諧波的頻率均為基波頻率的整數倍。然而，上述情況僅僅在理想情況下存在，原因是任何信號，不可能嚴格的重複出現。實際測量分析時，往往處理的是“準周期信號”，比如說電網的電壓信號，我們都認為其頻率是50Hz，並且，這種認為是可以接受的。對這種信號進行分析，除了包含上述的基波和諧波之外，還有另外一些信號成分，這些信號分量的頻率不是基波的整數倍的信號分量，為了區別於諧波，我們稱其為間諧波。間諧波的頻率與基波頻率之比，稱為間諧波次數，間隙波次數不是整數，一般記為m。當m<1時，這樣的間諧波就稱為分諧波。

來源

1. 波動負載
   所謂間諧波是指非整數倍基波頻率的諧波，這類諧波可以是離散頻譜的或連續頻譜的。根據傅立葉分解理論，周期性的非正弦量只能分解出(或產生)整數次的諧波。實際上許多負載(不論是線性的或是非線性的)是波動的，在這種情況下對於工頻，“周期性”的前提已不存在，因而用傅立葉理論分析的結果不符合或不完全符合實際；
   
2. 電弧類負載
   電弧的伏安特性是高度的非線性而且又是波動的，這類負載主要有工業電弧爐、電弧焊機、具有磁力鎮流器的放電類型的照明。電弧爐在不同工況，有不同的頻譜特性。圖2為電弧爐頻譜示例。從圖中可以看出，除了主要的整數次諧波以外，還有大量間諧波成分，而且熔化期的諧波水平明顯高於精煉期的水平。實際上這類負載是一種特殊的波動負載；
   
3. 變頻調速裝置
   大功率晶閘管交流調速裝置由於技術經濟上的優勢，已基本上取代傳統的直流調速裝置。交流調速分為兩大類，即交—直—交(AC—DC—AC)變頻器和交—交(AC—AC)變頻器。這兩種變頻器使用中在其供電電流中均有諧波成分，產生的諧波頻率fh均和輸出頻率f0有關。可以統一表達為下式[7～8]：
   fh=(pk±1)f1+lmf0 (3)
   式中k, m=0，1，2……；
   l——輸出換換器脈動數，和變頻器負載相數有關的係數，l=6為三相負載，l=2為單相負載；
   p——輸入換流器脈動數；f1——電源輸入的基波頻率；f0——輸出頻率。
   可以看出，由於f0的隨意性和可變性(一般f0< f1)， 通常就是間諧波。