跟着用电设备的多样化和复杂化，线路中谐波的成分也变得越来越丰厚，谐波污染的管理问题也变得越来越扎手，许多仪器也相应推出了谐波丈量功用，咱们该怎么差异这些谐波的丈量办法并正确地运用他们进行谐波丈量呢?本文将进行“深究”。
在很多人知道里，只需运用同步采样才干进行准确的谐波剖析，其实选用非同步采样相同能进行谐波剖析，并且在许多情况下乃至比同步采样法更优异。PA功率剖析仪供给了惯例谐波、谐波和IEC谐波三种谐波丈量形式，支撑同步和非同步的谐波剖析，将两种剖析办法互补运用可进步谐波的剖析才能。下面经过其核算办法的简略，结合实例评论三种谐波形式的运用。
谐波丈量基本原理
现在最常用的谐波剖析办法是运用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数打开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，核算得出谐波各项参数。
在实践完成时，由于离散傅里叶变换存在“栅门效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波或许不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需求运用特别的手法将栅门空地对准咱们关怀的谐波频率点。其间同步采样法和频率重心法运用最为广泛。
同步采样法
望文生义，便是使采样频率与基波频率同步改动。该办法从源头上确保数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7规范就规则50Hz运用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波重量。同步采样常用硬件PLL完成，需求实时调整采样频率，频率的确认需求时刻，受限于滤波器及相关器材，很难做到很宽的频域，也很难确保频谱特别丰厚时的准确性。
频率重心法
运用满足高的采样频率(一般大于4倍基波频率)即可满意直接对信号进行采样，将信号的频谱距离摆开，并且运用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，下降频谱走漏的影响。最终依据窗函数的功率谱散布特性，经过频谱的谱峰和次谱峰，找到实在的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。
经过频率重心法消除了栅门效应的影响，对各次谐波运用重心法，还得到一个违背系数，运用该系数合作窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法相同得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法需求用满足高采样率来确保各频率成分的频谱相互影响满足小;并且切断形成的走漏也不能太大，不然发生的假频率叠加到实在频谱里，导致成果差错更大。
简略比照
根据以上完成原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期核算简略。PLL中用到的滤波器束缚了支撑的基波频率上限，因而在基波频率较高时，同步采样法一般无法支撑;相同是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL就无法同步基波采样，谐波剖析成果也就彻底过错。
频率重心法不需求额定滤波器，采样器材可作业在支撑的最高采样频率，使有用谱线摆开的一起进步了支撑的谐波频率规模，而为了消除走漏的影响，需求运用更多的数据进行傅里叶变换。所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的核算量。别的，重心法需求运用至少两根谱线，并且受窗函数主瓣宽度束缚，频率重心法所能支撑的频率下限只能到达频率分辨率的三倍以上。由于频率重心法没有反应进程，不依赖于信号，模仿电路完成简略，理论上只需采样率和运用的数据点满足，就能得到正确的成果。
特别地，由于同步采样需求硬件电路，受限与本钱与体积，大部分丈量仪器只支撑一到两个PLL源，而频率重心法无此束缚，乃至可任意界说基波源(对应于PLL源，用于确认基波)。
运用实例
PA功率剖析仪供给了三种谐波形式：惯例谐波、谐波和IEC谐波。其间惯例谐波对应频率重心法、谐波和IEC谐波对应同步采样法。谐波和IEC谐波差异在于IEC谐波彻底依照IEC 61000-4-7规范规则的倍频数FFT点数进行核算，并增加了规范规则的处理流程和核算参数。下面运用实例信号比照两种办法的差异：
信号一：基波频率50Hz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图1、50Hz基波2~15次含量10%谐波波形
图2、50Hz基波2~15次含量10%谐波惯例谐波剖析成果
图3、50Hz基波2~15次含量10%谐波的谐波形式剖析成果
如图1所示包括谐波的50Hz信号波形，惯例谐波调和波形式谐波均能得到正确的谐波含量，并且精度很高。
信号二：基波频率50Hz，含2~15的奇次谐波，各次含量相同均为10%
图4、50Hz基波2~15奇次含量10%谐波波形
图5、50Hz基波2~15奇次含量10%惯例谐波剖析成果
图6、50Hz基波2~15奇次含量10%谐波形式剖析成果
如图4所示只包括2~15次的奇次谐波的波形，惯例谐波调和波形式成果相同准确。
信号三：基波频率50，含2~15偶次谐波，各次含量均为10%
图7、50Hz基波2~15偶次含量10%谐波波形
图8、50Hz基波2~15偶次含量10%惯例谐波剖析成果
图9、50Hz基波2~15偶次含量10%谐波形式剖析成果
如图7所示只包括50Hz基波的2~15次的偶次谐波的波形，受偶次谐波的影响，每个基波周期多了两次过零，并且频率与基波附近，PLL的滤波器亦无法滤除该谐波，因而PLL成果过错，导致谐波剖析成果也彻底过错，此刻的惯例谐波剖析成果依然正确，并且坚持了很高的精度。阐明惯例谐波能够不受偶次谐波影响，在采样率和FFT点数满足时，具有受被测信号影响低的优势。
信号四：基波频率6kHz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图10、6kHz基波2~15次含量10%谐波波形
图11、6kHz基波2~15次含量10%惯例谐波剖析成果
图12、6kHz基波2~15次含量10%谐波形式剖析成果
如图10所示包括6kHz基波的2~15次谐波的波形，由于现已超出谐波形式支撑的频率规模，谐波形式无法丈量，而惯例谐波剖析时运用了200kHz的采样率，6kHz的15次谐波频率为90kHz，小于采样频率的一半，因而依然能够准确丈量。
总结
由上实例看出，非同步采样拓宽了谐波的剖析规模，在许多同步采样遭到束缚的场合能够完成互补，是一种强有力的谐波剖析办法。
需求指出的是，尽管以上用例中惯例谐波剖析成果都正确且精度很高，但在谐波形式PLL正确时，谐波形式在高次谐波的稳定性和精度会比惯例谐波高，由于惯例谐波在高次谐波的频率上有累积差错，且频谱两头会受负频率的影响。特别需求留意惯例谐波一个丧命缺陷是频率下限较高(PA5000功率剖析仪的惯例谐波支撑基波的频率下限是15Hz)，并且需求确保更新周期内有满足的选用点。
