0 导言
因为很多非线性负载(如开关电源、电弧焊机、电力变频器等)的使用，导致电网高次谐波含量添加，也便是谐波污染。假如不对谐波污染进行严厉的约束会形成很大的损害。高次谐波含量超支关于电子设备会引发电磁兼容问题，导致半导体器材误动作；关于配电体系，会形成中性线电流过大以致发热乃至焚烧；关于电力传输体系，因为功率要素下降形成很多的能量消耗在电网电力传输线上。因而电力谐波剖析办理对电网的办理有重要的含义。
1 电力谐波剖析技能
1．1 电力谐波剖析规范
电力谐波剖析技能首要是剖析电网电压波形的频域振幅特性，世界电工委员会(IEC)连续公布了IEC 61000电磁兼容(EMC)谐波电压规划值和兼容值，国家质量监督局于1993年公布了国标《电能质量共用电网谐波》(GB／T14549-93)，分别对电网谐波规划值做出相关规定。可知对高次谐波的约束比对低次谐波的严厉，而且3的倍数的谐波含量约束严厉于非3的倍数的谐波。
1．2 频谱剖析技能
频谱剖析技能完成办法首要有扫频法和傅立叶改换法，选用扫频法完成的频谱剖析仪也称为扫描调谐频谱剖析仪，首要选用模仿信号处理技能，只能完成显现调查功用，其灵敏性较差。选用傅立叶改换完成的频谱剖析仪也称为实时频谱剖析仪，首要选用数字信号处理技能完成。将数字信号处理算法用C言语完成并下载到数字信号处理器(DSP)，由数字信号处理器和各种输入输出模块一起构成的嵌入式体系，能够完成灵敏的调整设置，而且很简单经过数字通讯技能完成数据远传。在线电网谐波剖析仪选用的是根据快速傅立叶改换(FFT)的频谱剖析技能。
2 在线电网谐波剖析仪的硬件规划
2．1 体系规划框图
体系规划框图如图1所示，经过工频同步方波电路、锁相倍频电路、模仿信号调度电路把电网电压信息引进到DSP中，使用傅立叶改换对电网信息进行剖析。LCD分屏显现电网电压波形、频域上电压振幅谱，经过按键来完成电压波形和频谱显现来回切换。RS-485完成频谱剖析成果数据远传，RS-232接口与PC机通讯，经过Windows XP操作体系超级终端拜访剖析仪，对RS-485接口通讯波特率、剖析仪器的本机通讯地址、各次谐波上限报警进行设置。
2．2 采样电路
2．2．1 模仿输入前端通路
选用高精度电压互感器检测电网的电压波形。电压检测电路如图2所示，电压互感器输出电压峰峰值为12V沟通电压。其间R1起限流效果。
2．2．2 抗混叠滤波电路
抗混叠滤波选用二阶巴特沃斯呼应滤波器完成。因为本剖析仪器要对2～31次谐波进行剖析，所以对高于31次谐波频率的信号能够经过滤波器滤除。经过规划该滤波器截止频率为5kHz。
2．2．3 工频同步方波发生电路
为了得到与电网电压频率共同的方波信号，本文规划了如图3所示的电路。电路作业原理是电网电压信号经过限流电阻R1后再经过两个反并联IN4007二极管得到了幅值为0．7V的方波。幅值为0．7V的方波经过电压比较器LM393得到幅值为5V的方波。
2．2．4 锁相倍频电路
锁相倍频电路由CD4046和双4位计数器CD4520构成。
2．2．5 电压调度电路
电压互感器输出电压经过滤波后得到的电压波形是-6v到+6V之间改变的正弦波，而A／D转换器输入电压规模是0～3V，所以需求经过模仿运放进行电压调度。运放U1是加法器，而U2是反相器，U3发生基准电压使电压信号提高到0V以上。电压调度电路原理如图4所示。
