畸变函数（为什么非线性负载能引发波形畸变）

1. 谐波函数
2. 为什么非线性负载能引发波形畸变
3. 三角窗函数定义

谐波函数

谐波是一个数学或物理学概念，是指周期函数或周期性的波形中能用常数、与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函数的线性组合表达的部分。

中文名

谐波

起源

声学

属性

一个数学或物理学概念

谐波频率奇次谐波偶次谐波一次谐波二次谐波谐波源谐波危害谐波次数奇次谐波谐波电压3次谐波5次谐波

基本介绍

“谐波”一词起源于声学。

为什么非线性负载能引发波形畸变

1、电压是正弦波，作用于非线性元件。由于元件的非线性，电流不会与电压同步变化。产生的电流不能为正弦波，正弦波被归类为谐波，使用非线性元件时会产生谐波。

2、在理想的电源系统中，电流和电压是纯正弦波。当电流流经与施加电压不成线性关系的负载时，会形成非正弦电流。因为非线性元件与施加的电压没有线性关系，所以会产生谐波。

3、不符合欧姆定律的导体和设备，即电流和电压不成比例的电气组件，称为非线性组件。非线性元件是电气材料，其电流与施加在其上的电压不成比例。即，其电阻随着外部条件的变化而变化。

4、谐波是数学或物理概念，是指可以由与最小正周期相同的常数，正弦和余弦函数的线性组合表示的周期或周期波形的一部分。严格来说，谐波是指电流中包含的频率是基波的整数倍的电量，通常是指周期性非正弦波的傅立叶级数分解，其余部分则来自基波频率的电流产生的电量。

5、广义上讲，交流电网的有功成分是工频单个频率，因此与电源频率不同的任何成分都可以称为谐波。此时，“谐波”一词的含义就会与原来的意愿不一样。术语“分数谐波”，“间谐波”和“次谐波”仅是由于谐波的广泛概念。产生谐波的主要原因如下：由于将正弦电压施加到非线性负载上，因此基波电流失真并产生谐波。主要的非线性负载是UPS，开关电源，整流器，变频器，逆变器等。

三角窗函数定义

为了减少频谱能量泄漏，可采用不同的截取函数对信号进行截断，截断函数称为窗函数，简称为窗。 误差。 泄漏与窗函数频谱的两侧旁瓣有关，如果两侧瓣的高度趋于零，而使能量相对集中在主瓣，就可以较为接近于真实的频谱，为此，在时间域中可采用不同的窗函数来截断信号。 数字信号处理的主要数学工具是傅里叶变换．而傅里叶变换是研究整个时间域和频率域的关系。

不过，当运用计算机实现工程测试信号处理时，不可能对无限长的信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析。

做法是从信号中截取一个时间片段，然后用截取的信号时间片段进行周期延拓处理，得到虚拟的无限长的信号，然后就可以对信号进行傅里叶变换、相关分析等数学处理。

无限长的信号被截断以后，其频谱发生了畸变，原来集中在f(0)处的能量被分散到两个较宽的频带中去了（这种现象称之为频谱能量泄漏）。为了减少频谱能量泄漏，可采用不同的截取函数对信号进行截断，截断函数称为窗函数，简称为窗。

当然这个“窗”是一个单位权重的加权函数，称为“矩形窗”。这个“窗”外的信号是看不到的，只能看到窗内的信号，这就好比通过窗户看外面的世界，世界很大也很精彩，您能看到的只是位于窗内的世界，而窗外的世界，您是看不到的。因此，这就是为什么这样的加权函数被称为窗函数的真正原因。这样称呼，更为直观形象。

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