如图 1所示包含谐波的50Hz信号波形,常规谐波和谐波模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,各次含量同样均为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%常规谐波分析结果
图6 50Hz基波2~15奇次含量10%谐波模式分析结果
如图 4所示只包含2~15次的奇次谐波的波形,常规谐波和谐波模式结果同样精确。
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%常规谐波分析结果
图9 50Hz基波2~15偶次含量10%谐波模式分析结果
如图 7所示只包含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,而且频率与基波相近,PLL的滤波器亦无法滤除该谐波,因此PLL结果错误,导致谐波分析结果也完全错误,此时的常规谐波分析结果仍然正确,而且保持了很高的精度。说明常规谐波可以不受偶次谐波影响,在采样率和FFT点数足够时,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%常规谐波分析结果
图12 6kHz基波2~15次含量10%谐波模式分析结果
如图 10 所示包含6kHz基波的2~15次谐波的波形,由于已经超出谐波模式支持的频率范围,谐波模式无法测量,而常规谐波分析时使用了200kHz的采样率,6kHz的15次谐波频率为90kHz,小于采样频率的一半,因此仍然可以精确测量。
由上实例看出,非同步采样拓宽了谐波的分析范围,在许多同步采样受到约束的场合可以实现互补,是一种强有力的谐波分析方法。
需要指出的是,虽然以上用例中常规谐波分析结果都正确且精度很高,但在谐波模式PLL正确时,谐波模式在高次谐波的稳定性和精度会比常规谐波高,因为常规谐波在高次谐波的频率上有累积误差,且频谱两端会受负频率的影响。特别需要注意常规谐波一个致命缺点是频率下限较高(PA5000功率分析仪的常规谐波支持基波的频率下限是15Hz),而且需要保证更新周期内有足够的采用点。