寻找总谐波失真(THD)的定义揭示了一些复杂的解释，对我们大多数人来说并不容易理解。计算谐波失真(HD)需要很好地理解代数，THD更难理解。因为这比许多人可能意识到的更重要，我将尝试解释总谐波失真，以便所有人都能理解它。
为了回答什么是谐波失真的问题，我们首先需要了解什么是正弦波以及它是如何工作的。THD对正弦波的影响适用于我们日常生活中使用的大多数设备，从立体声音响和收音机，到我们家中使用的电力。
什么是正弦波?
一个正弦波是连续振荡的图形表示。使用它，我们可以看到无法看到的重复脉冲或振荡。大多数形式的能量以波的形式运动。光、声音、无线电信号和电都是振荡波的例子。本质上，它们是能量单位，就像电子或质子一样，以重复的频率或速度运动。
正弦波的能量由振幅表示。这是波浪的最高点，就在它弯曲到下降阶段之前。频率就是波的宽度。所以，如果我们观察正弦波的X轴和Y轴，X是水平面(频率)，Y是垂直面(振幅)。这些轴一起构成了正弦波的形状。
如果频率和振幅保持不变，正弦波由重复的、相同的曲线组成。如果脉冲变慢(频率降低)，波长就会变窄。如果脉冲的能量降低，振幅就会降低，波的高度就会降低。
理想情况下，任何纯信号都需要恒定的正弦波。这意味着频率和振幅永远不会改变。因此，振幅或频率的变化会导致正弦波失真。它的形状不是连续的一系列相同的波，而是随着每个波的变化而变化。频率和振幅的快速变化会导致波的急剧峰值或下降。而不是平滑的曲线，尖锐的点出现沿波的线。我们称之为谐波失真(HD)。
什么是总谐波失真?
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我们已经确定，谐波失真是正弦波振幅和/或频率的中断。总谐波失真是表示正弦波失真次数的百分比。通过将序列中的第一个波作为常数，测量随后的每个波，并将其与第一个波进行比较。每当一个波被扭曲(它与第一个波不匹配)，THD百分比就会增加。
低THD意味着更恒定的正弦波。在立体声音响中，低THD意味着更好的音质。同样，低THD的正弦波意味着更稳定的电流。
THD和电
当谈到电力供应时，THD是非常重要的。使用内置THD滤波器，可以轻松调整电视的声波、无线电信号和UHF或VHF信号。控制电动THD并不容易。我们家庭的电力负荷需求在不断变化。冰箱、热水器和空调不停地循环，我们不断地打开或关闭电器和灯。这意味着电力供应需要适应不断变化的需求。
美国电力供应的标准电压和频率是120V 60hz。由于电压波动，电气设备制造商允许大约5%的偏差。这意味着在美国、加拿大和南美洲的大部分地区，标准电气设备将在110V到127V之间正常工作。在其他国家，标准电源为220V - 240V，通常为50hz。
“清洁能源”一词常用于指电力供应。清洁能源基本上意味着低THD, 5%或更低。理想情况下，电压和频率应该保持不变，但这是不可能的。即使是最清洁的电力，使用先进的电子电源管理系统，也只能达到不到1%的THD水平。
THD对所有电气设备的影响并不相同。电阻加热器几乎不受影响。当THD增加时，电动机的效率会降低，并产生额外的热量;但仍能正常工作。电子设备，如电脑和电视，是最敏感的。随着时间的推移，高THD水平会损坏电子元件。当THD超过5%时，一些电子设备可能无法正常工作，甚至根本无法正常工作。高THD也可能导致灯光闪烁，尤其是LED灯。
THD如何影响我们家庭的电力?
供应给我们家庭的公用事业电力是一个庞大网络的一部分。据估计，美国国内有1.25亿电力消费者。电力通过电网输送到我们的家庭、工厂和企业。这是一个由发电厂和变电站组成的相互连接的系统，它们共同工作，为大面积供电。美国有三个电网。其中最大的是东部电网，其次是西部电网，最小的是德克萨斯电网。
由于其规模，电网保持相对稳定。然而，电力供应在所有地区都是不一样的，并且可以根据一天中的电力需求而变化。因此，即使电网供电通常保持在5%以下，也可能会不时超过5%。在大多数情况下，这对我们的电子设备几乎没有影响。只有经常长期暴露在高水平的THD中，电子元件才会失效。
你可能偶尔会注意到电视屏幕或电脑显示器上的线条。这很可能是由THD引起的。如果经常发生这种情况，您应该考虑为敏感电子设备安装不间断电源(UPS)。一般来说，我建议电脑使用UPS，电视和音响也可以。谨慎行事总是好的。即使是最好的电源也会遇到意想不到的浪涌和高THD。UPS还可以在主电源故障后短时间内继续供电，使您有时间在停电时关闭计算机。
THD对便携式发电机的影响
便携式发电机的容量有限。当发电机达到其最大额定输出时，THD的可能性增加。对于某些发电机来说可能不是这样，但大多数便携式发电机都会受到影响。便携式发电机THD是由于交流发电机不能在高负载下提供稳定的电流，随着功率需求的增加，难以维持发动机转速。廉价发电机更有可能产生更高的THD水平。在某些情况下，这个比例可能高达25%。
一些更大、更昂贵的便携式发电机产生的THD不到5%。这些机器是罕见的，通常具有高功率输出(10KW或更多)。这并不是说所有的大功率发电机都有低THD水平。不过，一般来说，较高的瓦数会导致较低的THD。这仅仅是因为，鉴于更高的产量，它们不太可能以最大产能运行。
到目前为止，我只讨论了与使用燃气或柴油发动机驱动的交流发电机相关的THD。近年来，逆变发电机已成为流行。这是一种小型便携式发电机，可以提供低THD的清洁电力。逆变器产生的电流类似于真正的正弦波。它由晶体管和电容器组成，由中央处理器(CPU)管理。
和其他发电机一样，逆变发电机有发动机和交流发电机。不同的是，电力转换成直流电(DC)，然后回到交流电(AC)使用逆变器。这使得计算机化管理系统能够不断监测输出需求和正在供应的电流。
逆变器将纠正正弦波中的失真，从而降低THD。没有逆变器会完全消除THD，但会将其保持在可接受的5%阈值以下。大多数逆变发电机的额定THD低于3%，有些最高THD可低至1%。这使得逆变器提供的正弦波，最清洁的电力可用。在众多优点中，逆变发电机可以在最大额定负载下运行，而不会经历过多的THD。这甚至适用于最小的便携式逆变发电机，否则，容易出现高THD。
