谐波是什么谐波从哪里来（电力系统谐波怎么产生的）

一楼放大神图镇楼！

下面这位老兄，有几个朋友认识？

让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅里叶

小编和他也不熟，但是却学过他的傅里叶级数变换！

没错这个人就是：让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅里叶，法国著名的数学家，物理学家。

一直以来，在我们的大学专业课本中，“傅里叶”都保持着极高的出镜率。围绕这三个字的一系列名词，例如傅里叶变换、傅里叶积分、傅里叶级数，傅里叶分析等等，曾经让无数人苦不堪言、生不如死，甚至形成了长期的心理阴影。

（1）电力系统中谐波的含义

电力系统对谐波的定义：对周期性非正弦电量(电压或电流)进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，我们把除了基波以外的电量称为谐波。

（基波及其表达式）

（基波及2.3.4次谐波）

（2）谐波的产生

重点：用电环节的谐波是由于电网中整流元器件引起的！！！！

电力系统是由发电、变电、输配电和用电这四个环节所组成的整体，每个环节均有可能产生谐波。

我们今天抛开发电环节、变电环节和输配电环节，只讨论用电环节的谐波产生。

用电环节：用电系统中谐波主要是由非线性负载引起，由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。

主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

非线性负载是指内含整流设备的负载。在电子线路中，电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的。

三次谐波公式：

复合波公式：

（3）非线性设备含义

设备中产生的电流波形是断续的或突变的，它不是一个可采用线性法则进行运算的连续函数，一般要采用傅里叶级数来描述它。

例如：

上图为三相整流回路，整流后的电流波形为阶梯方波；右图是按傅里叶级数展开后的频谱，可以看出五次和七次谐波比例很高。

又如：

上图为单相整流回路，整流后的电流波形为断续波形，右图是按傅里叶级数展开后的频谱，其中三次谐波比例很高。

（4）三次谐波电流的特殊性

三次谐波电流主要是由单相非线性负载（如荧光灯，节能灯及镇流器等）产生的。因其频率的特殊性，三次谐波在电网中性线上产生的后果尤为严重。在三相电网中，基波各相的相位差为 120°；而三次谐波相位差为360°。

由下图可见，各相线内的三次谐波电流在中性线上汇集时，其瞬时值是直接同相相加的，故中性线上的三次谐波电流一般为约为3倍的相线上的三次谐波电流，甚至会大于相线上的基波电流。

（5）消除谐波的方法

1、从源头上消除谐波。不采用有谐波的装置或负载，如采用矩阵变频器、12相以上整流装置，都可以大大减少或消除谐波。　　2、被动消除谐波。抑制谐波的方法主要有两种：　　一种是减小的方法，即采用无源滤波器，它是利用L-C谐振特性，形成对某一频率的低阻抗特性，从而减小流向电网的谐波电流；　　二是让补偿装置提供反相的谐波电流，以抵消变流器所产生的谐波电流，即有源滤波器。

大神傅里叶简介：

1768年3月21日，他生于法国中部奥塞尔的一个平民家庭，他的父亲是一个裁缝，母亲是一个普通的家庭妇女。

傅里叶的童年并不算幸福。9岁时，双亲亡故，他变成一个孤儿，被当地的一个主教收养。

1780年，他被教会送入镇上的军校就读，表现出对数学的特殊爱好。他曾经希望参加炮兵或工程兵，但因家庭地位低贫而遭到拒绝。

后来，他希望到巴黎更优越的环境中去从事数学研究。可是，法国大革命爆发，中断了他的计划。无奈之下，他于1789年回到家乡奥塞尔的母校执教。

在大革命期间，傅里叶以热心地方事务而知名，而且是一个非常有正义感的人。他替当时恐怖行为的受害者申辩，结果因此被捕入狱。出狱后，他短暂就读于巴黎师范学校，再次表现出惊人的数学才华。

1795年，当巴黎综合工科学校成立时，傅里叶被任命为助教，协助J．L．Lagrange（也就是拉格朗日，相信大家一定不会陌生）和G．Monge（蒙日，也是超级大牛），从事数学教学工作。这一年，他再次因政治原因被捕，后经同事营救获释。

拉格朗日 蒙日

1798年，蒙日选派他跟随拿破仑远征埃及。

在埃及开罗，他担任埃及研究院的秘书，并从事许多外交活动。这一期间，他仍不断地进行个人的业余研究，即数学物理方面的研究。

1801年，傅里叶回到法国。他希望继续执教于巴黎综合工科学校，但因拿破仑赏识他的行政才能，任命他为伊泽尔地区首府格勒诺布尔的高级官员。

由于政声卓著，1808年，拿破仑授予他男爵称号。

此后，几经宦海浮沉，1815年，傅里叶终于在拿破仑百日王朝的尾期辞去爵位和官职，毅然返回巴黎以图全力投入学术研究。但是，失业、贫困以及政治名声的落潮，使得傅里叶进入了一生中最艰难的时期。

好在昔日同事和学生对他施以援手，为他谋得统计局主管之职，才算维持住了生活。统计局的工作并不繁重，傅里叶得以继续从事研究。

1816年，傅里叶被提名为法国科学院的成员。一开始，路易十八因为怀疑他与拿破仑的关系，拒绝了他的提名。后来，事情得到澄清，傅里叶于1817年就职科学院，其声誉随之迅速上升。

傅里叶的任职得到了当时年事已高的 P．S．M．deLaplace（也就是拉普拉斯）的支持，却不断受到 S．D．Poisson（泊松）的反对。事实上，后来两人之间的恩恩怨怨一直就没停歇过。

拉普拉斯 泊松

1822年，傅里叶被选为科学院的终身秘书，这是极有权力的职位。

1827年，他又被选为法兰西学院院士，还被英国皇家学会选为外国会员。此时，他的个人荣誉达到了巅峰。

傅里叶一生为人正直，他曾对许多年轻的数学家和科学家给予无私的支持和真挚的鼓励，从而得到他们的忠诚爱戴，并成为他们的至交好友。

在他帮助过的科学家中，有知名的 H．C．奥斯特（Oersted）、P．G．狄利克雷（Dirichlet）、N．H．阿贝尔（Abel）和 J．C．F．斯图姆（Sturm）等人。

有一件令人遗憾的事，就是傅里叶收到伽罗瓦（Galois）的关于群论的论文时，他已病情严重而未阅，以致论文手稿失去下落。

傅里叶极度痴迷热学，他甚至认为热能包治百病。于是，在一个夏天，他关上了家中的门窗，穿上厚厚的衣服，坐在火炉边，结果，他被活活热死了。。。死了。。。了。。。

1830年5月16日，傅里叶卒于法国巴黎。

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