一、諧波分析器是什么儀器
簡諧運動(dong)處理起(qi)來是比(bi)較簡單的(de)(de)(de)，但是很多(duo)(duo)振動(dong)系統(tong)的(de)(de)(de)運動(dong)卻不是簡諧的(de)(de)(de)。然而，很多(duo)(duo)情況下的(de)(de)(de)振動(dong)是周期(qi)的(de)(de)(de)，任何關于時間的(de)(de)(de)周期(qi)函數都(dou)能展開成傅立葉級(ji)數，即無(wu)限多(duo)(duo)個正弦函數和(he)(he)余(yu)弦函數的(de)(de)(de)和(he)(he)表示，我們將(jiang)這種分析(xi)方法(fa)稱(cheng)為諧波分析(xi)。
在電力系統中諧(xie)(xie)(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)的根(gen)本原因是(shi)由于(yu)非(fei)線性負(fu)載所(suo)致。當電流(liu)流(liu)經負(fu)載時，與所(suo)加的電壓不呈線性關系，就形成非(fei)正(zheng)弦電流(liu)，即電路(lu)中有(you)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)產(chan)生(sheng)。通過(guo)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)分(fen)析器(qi)，可(ke)以分(fen)析產(chan)生(sheng)的諧(xie)(xie)(xie)波(bo)。
諧波分(fen)(fen)析器，又稱諧波分(fen)(fen)析儀(yi)，就是進行諧波分(fen)(fen)析的儀(yi)器，除了諧波（2-63次）外，還可以(yi)分(fen)(fen)析三相不平衡度（負(fu)序(xu)、正序(xu)、零序(xu)）、電(dian)壓(ya)波動(dong)和閃變、系(xi)統(tong)頻率(lv)、電(dian)壓(ya)偏(pian)差、功率(lv)、功率(lv)因數(shu)等。
二、諧波分析器的分析方法有哪些
諧(xie)(xie)波(bo)分析(xi)器可以對(dui)產生的(de)(de)諧(xie)(xie)波(bo)進行分析(xi)，一般是先通過傅里葉分解（一般是FFT方式）得到各次諧(xie)(xie)波(bo)的(de)(de)值，再分別計算各次諧(xie)(xie)波(bo)的(de)(de)功(gong)率參數。具體(ti)主要(yao)有兩種分析(xi)方法：
1、同步采樣法
顧名思義，就(jiu)是使采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻(pin)率與基波(bo)(bo)頻(pin)率同步改變(bian)。該(gai)方法從源頭上保證(zheng)數據的采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻(pin)率為基波(bo)(bo)頻(pin)率的整數倍(bei)，如IEC 61000-4-7標準就(jiu)規定(ding)50Hz使用10倍(bei)基波(bo)(bo)采樣(yang)(yang)(yang)(yang)率，采樣(yang)(yang)(yang)(yang)數據經離散傅里葉變(bian)換(huan)即可得(de)到各次(ci)諧波(bo)(bo)分量。同步采樣(yang)(yang)(yang)(yang)常用硬件PLL實現，需(xu)要(yao)實時調整采樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻(pin)率，頻(pin)率的鎖定(ding)需(xu)要(yao)時間，受限于濾波(bo)(bo)器及相關(guan)器件，很難(nan)做到很寬的頻(pin)域(yu)，也很難(nan)保證(zheng)頻(pin)譜特別豐富時的準確性。
2、頻率重心法
使(shi)用足夠(gou)高的(de)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)（一般大于(yu)4倍基波頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)）即可(ke)滿足直接(jie)對(dui)信(xin)號進行采(cai)(cai)樣(yang)(yang)，將信(xin)號的(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)間隔拉(la)開，并且使(shi)用更多周期(qi)的(de)數(shu)據點(dian)做離散(san)傅里(li)(li)葉變換，降低(di)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)泄(xie)露的(de)影響。最后根據窗函數(shu)的(de)功率(lv)(lv)(lv)譜(pu)(pu)分(fen)布特(te)性，通過(guo)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)的(de)譜(pu)(pu)峰和(he)次(ci)譜(pu)(pu)峰，找到(dao)(dao)(dao)(dao)真正的(de)譜(pu)(pu)峰頻(pin)(pin)(pin)(pin)點(dian)——即離散(san)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)的(de)譜(pu)(pu)峰和(he)次(ci)譜(pu)(pu)峰的(de)重心(xin)。通過(guo)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)重心(xin)法(fa)消(xiao)除了柵欄效應的(de)影響，對(dui)各(ge)次(ci)諧波使(shi)用重心(xin)法(fa)，還(huan)得到(dao)(dao)(dao)(dao)一個(ge)偏離系(xi)數(shu)，使(shi)用該系(xi)數(shu)配(pei)合(he)窗函數(shu)功率(lv)(lv)(lv)譜(pu)(pu)，可(ke)求解得到(dao)(dao)(dao)(dao)對(dui)應頻(pin)(pin)(pin)(pin)點(dian)的(de)相(xiang)位和(he)幅值等信(xin)息(xi)。至此，非同(tong)(tong)步采(cai)(cai)樣(yang)(yang)法(fa)同(tong)(tong)樣(yang)(yang)得到(dao)(dao)(dao)(dao)了各(ge)次(ci)諧波。受限(xian)于(yu)窗函數(shu)的(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)特(te)性，該法(fa)需要用足夠(gou)高采(cai)(cai)樣(yang)(yang)率(lv)(lv)(lv)來保證(zheng)各(ge)頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)成分(fen)的(de)頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)互相(xiang)影響足夠(gou)小；而且截斷造(zao)成的(de)泄(xie)漏也不能太大，否則產生的(de)假頻(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)疊加到(dao)(dao)(dao)(dao)真實頻(pin)(pin)(pin)(pin)譜(pu)(pu)里(li)(li)，導致結果誤差(cha)更大。
三、諧波分析器分析方法哪種好
1、同步采樣法
此方法的(de)精度(du)(du)取決(jue)于PLL的(de)準確度(du)(du)，而后期計算簡(jian)單。PLL中用到的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)限制(zhi)了(le)支(zhi)持(chi)的(de)基(ji)波(bo)頻率上限，因此在(zai)基(ji)波(bo)頻率較高時，同步(bu)采樣法一(yi)般無(wu)法支(zhi)持(chi)；同樣是濾(lv)波(bo)器(qi)原因，無(wu)法很好濾(lv)除低偶(ou)次諧波(bo)，所以低偶(ou)次諧波(bo)幅值較大(da)時，PLL就無(wu)法同步(bu)基(ji)波(bo)采樣，諧波(bo)分析結果也就完(wan)全錯誤。
2、頻率重心法
這一(yi)方法(fa)(fa)不需要(yao)額外(wai)濾(lv)波器，采樣(yang)器件可工作在支(zhi)持的(de)(de)(de)(de)最高采樣(yang)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)，使有效(xiao)譜線(xian)(xian)拉(la)開的(de)(de)(de)(de)同(tong)時提高了(le)支(zhi)持的(de)(de)(de)(de)諧波頻(pin)率(lv)(lv)(lv)范圍，而為(wei)了(le)消除泄(xie)漏的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，需要(yao)使用(yong)(yong)更多的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據進行傅(fu)里葉(xie)變換。所(suo)(suo)以頻(pin)率(lv)(lv)(lv)重心法(fa)(fa)引入了(le)數(shu)(shu)倍于同(tong)步(bu)采樣(yang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)計算量。另外(wai)，重心法(fa)(fa)需要(yao)使用(yong)(yong)至少兩根譜線(xian)(xian)，而且(qie)受(shou)窗(chuang)函數(shu)(shu)主瓣寬度限制，頻(pin)率(lv)(lv)(lv)重心法(fa)(fa)所(suo)(suo)能支(zhi)持的(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)(lv)(lv)下限只(zhi)能達到頻(pin)率(lv)(lv)(lv)分辨率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)三倍以上。由于頻(pin)率(lv)(lv)(lv)重心法(fa)(fa)沒有反(fan)饋過程，不依賴于信號(hao)，模擬電路實現(xian)簡單，理論(lun)上只(zhi)要(yao)采樣(yang)率(lv)(lv)(lv)和使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據點足夠，就能得(de)到正確(que)的(de)(de)(de)(de)結果。
綜上所(suo)述，兩種方法各(ge)有(you)各(ge)的優勢，如(ru)何(he)選擇主要(yao)看實(shi)際分析需(xu)要(yao)。
