諧波分析器是什么儀器 諧波分析器的分析方法有哪些

一、諧波分析器是什么儀器

簡諧運動處理起來是比較簡單的，但是很多振動系統的運動卻不是簡諧的。然而，很多情況下的振動是周期的，任何關于時間的周期函數都能展開成傅立葉級數，即無限多個正弦函數和余弦函數的和表示，我們將這種分析方法稱為諧波分析。

在電力系統中諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，即電路中有諧波產生。通過諧波分析器，可以分析產生的諧波。

諧波分析器，又稱諧波分析儀，就是進行諧波分析的儀器，除了諧波（2-63次）外，還可以分析三相不平衡度（負序、正序、零序）、電壓波動和閃變、系統頻率、電壓偏差、功率、功率因數等。

二、諧波分析器的分析方法有哪些

諧波分析器可以對產生的諧波進行分析，一般是先通過傅里葉分解（一般是FFT方式）得到各次諧波的值，再分別計算各次諧波的功率參數。具體主要有兩種分析方法：

1、同步采樣法

顧名思義，就是使采樣頻率與基波頻率同步改變。該方法從源頭上保證數據的采樣頻率為基波頻率的整數倍，如IEC 61000-4-7標準就規定50Hz使用10倍基波采樣率，采樣數據經離散傅里葉變換即可得到各次諧波分量。同步采樣常用硬件PLL實現，需要實時調整采樣頻率，頻率的鎖定需要時間，受限于濾波器及相關器件，很難做到很寬的頻域，也很難保證頻譜特別豐富時的準確性。

2、頻率重心法

使用足夠高的采樣頻率（一般大于4倍基波頻率）即可滿足直接對信號進行采樣，將信號的頻譜間隔拉開，并且使用更多周期的數據點做離散傅里葉變換，降低頻譜泄露的影響。最后根據窗函數的功率譜分布特性，通過頻譜的譜峰和次譜峰，找到真正的譜峰頻點——即離散頻譜的譜峰和次譜峰的重心。通過頻率重心法消除了柵欄效應的影響，對各次諧波使用重心法，還得到一個偏離系數，使用該系數配合窗函數功率譜，可求解得到對應頻點的相位和幅值等信息。至此，非同步采樣法同樣得到了各次諧波。受限于窗函數的頻譜特性，該法需要用足夠高采樣率來保證各頻率成分的頻譜互相影響足夠小；而且截斷造成的泄漏也不能太大，否則產生的假頻率疊加到真實頻譜里，導致結果誤差更大。

三、諧波分析器分析方法哪種好

1、同步采樣法

此方法的精度取決于PLL的準確度，而后期計算簡單。PLL中用到的濾波器限制了支持的基波頻率上限，因此在基波頻率較高時，同步采樣法一般無法支持；同樣是濾波器原因，無法很好濾除低偶次諧波，所以低偶次諧波幅值較大時，PLL就無法同步基波采樣，諧波分析結果也就完全錯誤。

2、頻率重心法

這一方法不需要額外濾波器，采樣器件可工作在支持的最高采樣頻率，使有效譜線拉開的同時提高了支持的諧波頻率范圍，而為了消除泄漏的影響，需要使用更多的數據進行傅里葉變換。所以頻率重心法引入了數倍于同步采樣法的計算量。另外，重心法需要使用至少兩根譜線，而且受窗函數主瓣寬度限制，頻率重心法所能支持的頻率下限只能達到頻率分辨率的三倍以上。由于頻率重心法沒有反饋過程，不依賴于信號，模擬電路實現簡單，理論上只要采樣率和使用的數據點足夠，就能得到正確的結果。

綜上所述，兩種方法各有各的優勢，如何選擇主要看實際分析需要。