一、总谐波失真定义

　　总谐波失真（THD）指原有频率的各种倍频的有害干扰。放大1kHZ的频率信号时会产生2kHZ的2次谐波和3kHZ及许多更高次的谐波，理论上此数值越小，失真度越低。 由于放大器不够理想，输出的信号除了包含放大了的输入成分之外，还新添了一些原信号的2倍、3倍、4倍……甚至更高倍的频率成分（谐波），致使输出波形走样。这种因谐波引起的失真叫做谐波失真。

二、总谐波失真计算

　　关于THD的计算公式，不同标准的定义略有不同。

1、《GBT--17626.7-2008电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》中，对THD的定义如下：
符号G表示谐波分量的有效值，它将按要求在表示电流时被I代替，在表示电压时被U代替，H的值在与限制有关的每一个标准中给出。按照上述定义，THD不包含间谐波，并且，有一固定的谐波上限。
2、《GB/T12668.2-2002调速电气传动系统 一般要求 低压交流变频电气传动系统额定值的规定》对THD定义如下：

 　　

　　上式中，Q为总有效值，Q1为基波有效值，可代表电压或电流，按照上述定义，THD包含间谐波和直流分量。

　　WP4000变频功率分析仪采用就是这种计算方法。

　　

　　THD：不大于某特定阶数H的所有谐波分量有效值Gn与基波分量有效值G1比值的方和根；

三、总谐波失真分类

　　由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。

　　(l)互调失真(IMD)：将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波，按4：1的幅值输入到被测量的放大器  中，从额定负载上测出互调失真系数。

　　(2)瞬态失真(TIM)：将方波信号输入到放大器后，其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够，则方波信号即会产生变形，而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中，如打击乐器、钢琴、木琴等，如瞬态失真大，则清脆的乐音将变得含混不清。

　　(3)瞬态互调失真：将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4：1混合，经放大器后，新增加全部互调失真的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回环负反馈，瞬态互调失真一般较大，具体反映出声音呆滞、生硬、无临场感；反之，则声音圆滑、细腻、自然。

四、总谐波失真测量与运算

　　从总谐波失真的计算公式可知，总谐波失真的数值与谐波次数的上限值H密切相关。一般的谐波测量设备如谐波分析仪等，大多适用于电网谐波测量，其上限值通常在40次以内。

　　对于变频器等包含较高次谐波的谐波发射设备，测量总谐波失真需要采用可以测量更高次谐波的专用谐波设备如：变频功率分析仪。此外，对于高电压、大电流系统，还需注意所用的传感器具有必要的带宽如：变频功率传感器。

用于总谐波失真测量的WP4000变频功率分析仪

　　作者：yinhe_hb

　　单位：湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)

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