Ko na katerega koli uporabimo vhodni signal v obliki sinusnega (ali kakršne koli oblike signala) elektronsko vezje potem mora biti njegov izhod enak signal. To pomeni, da mora imeti izhod tudi enako obliko signala, sinusoiden. Če v tem primeru izhod ni enaka replika vhodnega signala ali če izhod ni enak vhodnemu signalu, se razlika imenuje popačenja. Zaradi teh popačenj izhod ni enak vhodu. Harmonično popačenje lahko določimo s tem primerom. Ko se 5V vhodni signal nanaša na vezje, bo imel izhodni signal le 2V napetosti. Označuje, da signal zaradi popačenja izgubi napetost. To se bo zgodilo leta ojačevalniki , ojačevalniki moči in modulacijske tehnike itd. Obstajajo različne tehnike za zmanjšanje tega popačenja, za izračun stopnje popačenja pa je na voljo le nekaj metod in formul. Ta članek obravnava, kaj je harmonično popačenje, opredelitev, analiza, vzroki itd
Kaj je harmonsko popačenje?
Besedo harmonik lahko razumemo, kot je celo število, ki pomnoži osnovne frekvence, znano kot 'harmonika'. Tu je harmonik vrsta signala, katerega frekvenca je integral večkratnika referenčnega signala. Na drug način ga lahko definiramo kot razmerje med frekvenco signala in frekvenco referenčnega signala. Na primer, X je vhodni izmenični signal s frekvenco f Hz.
Harmonično popačenje-vhodni signal
Ko je signal X prikazan vklopljen HRV potem se bo signal X ponovil za vsakih f Hz. Tu je signal X referenčni signal in signal, ki se prikazuje na CRO, ima frekvence, kot so 2f, 3f, 4f itd. Teoretično signal vključuje neskončne harmonike. Pod dvema številkama je prikazan vhodni signal in popačen izhod, ko je vhod uporabljen za katero koli vezje.
Harmonično popačenje-izhod-popačeno-signal
Če signal, ki ima enako časovno obdobje pozitivnega in negativnega cikla, potem tak signal imenujemo simetrični signal in lahko se pojavijo nenavadni harmoniki (pomnoži 3., 5. itd. Osnovne frekvence). Če signal nima enakega časovnega obdobja pozitivnega in negativnega cikla, se tak signal imenuje asimetrični signal in pojavijo se lahko celo harmoniki (pomnoži 2., 4. itd. Osnovne frekvence) in DC sestavnih delov se lahko pojavijo tudi v asimetričnih signalih.
Na zgornji sliki lahko opazimo osnovno frekvenco signala kot 100Hz in njihovi harmoniki bodo obstajali pri različnih frekvencah za referenčno frekvenco signala, kot je 100 Hz.
Harmonična popačenja v signalu
Če ima signal harmonska popačenja, medtem ko obstajajo harmonske frekvenčne komponente, potem najdemo odstotek teh popačenj na določeni ravni harmonike,
% n harmonično popačenje = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplituda n-te frekvenčne komponente
[P1] = amplituda osnovne frekvence signala
Do izkrivljanja lahko pride zaradi nelinearnih značilnosti komponent, ki se uporabljajo v elektronskem vezju. Te komponente lahko kažejo nelinearne značilnosti, kar povzroča popačenja v signalu. V elektroenergetskih sistemih obstaja pet različnih vrst harmoničnih popačenj. So
- Popačenje frekvence
- Izkrivljanje amplitude
- Fazno izkrivljanje
- Intermodulacijsko popačenje
- Prekrivanje čez izkrivljanje
Analiza harmoničnega popačenja
Analiza tega izkrivljanja je edinstvena vrsta analize. Pri tej vrsti se na vezje uporabi sinusoidni signal z eno frekvenco in njegov izhod z izkrivljanjem izmeri in analizira.
Ko se vhodni signal nanaša na vezje, se lahko zaradi nelinearnih značilnosti komponent v izhodnem signalu razvije popačenje. Zaradi tega se lahko referenčni signal prikaže v izhodu na različnih frekvenčnih točkah. Če analiziramo popačenja s tehniko merjenja skupnega harmoničnega popačenja, lahko ugotovimo vrednost skupnega harmoničnega popačenja (THD), skupnega harmoničnega popačenja plus šum (THDN), signala hrupa in popačenja (SINAD), razmerja signal / šum (SNR) in n-to harmonično vrednost glede na osnovno frekvenco. S to metodo merjenja celotnega harmoničnega popačenja lahko poznamo vhodne in izhodne napetosti ter vhodno in izhodno moč.
Vzroki za harmonično popačenje
Glavni razlogi za harmonska popačenja so nelinearne obremenitve in nelinearne značilnosti elektronskih komponent. Nelinearna obremenitev spremeni impedanco z uporabljeno vhodno napetostjo. To vodi do izkrivljanja v izhodnem signalu. Sestavni deli, ki se uporabljajo v vezju, kažejo tudi značilnosti nelinearnosti. To vodi tudi k razvoju harmonikov na izhodu. Zaradi harmoničnih popačenj vezje dobi toploto in izhodno moč, ki ni enaka vhodu. Ta učinek je škodljiv za katero koli vezje.
Analizator harmoničnega popačenja
Iskanje faktorja harmoničnega popačenja je najpomembnejše za katero koli vezje. Ta izkrivljanja lahko analiziramo po tej vrednosti. Skupno harmonsko popačenje (THD) je najbolj uporabna tehnika za iskanje skupnega harmoničnega popačenja za trenutni signal in skupnega harmoničnega popačenja za napetostne signale.
THD lahko definiramo kot razmerje med efektivnimi vrednostmi vseh harmonskih signalov do efektivne vrednosti osnovne frekvence signala.
Trenutna THD - Glede na zgornjo izjavo je skupno izkrivljanje toka označeno s THDi
tok-THDi
Tu je In efektivni tok za n-ti harmonski signal, I1 pa efektivna vrednost osnovnega signala.
Napetost THD - enako kot THDi, je skupno harmonsko popačenje napetosti označeno s THDv.
napetost-THDv
Tu je Vn napetost n-tega harmonika, V1 pa napetost osnovnega signala. Popolno harmonično popačenje (THD) analizira tudi nelinearno obnašanje sistema s hitro Fourierjevo transformacijo (FFT).
Popolno harmonično popačenje več hrupa (THDN) je definirano kot razmerje med efektivno vrednostjo osnovnega signala in efektivno vrednostjo harmonikov skupaj s komponentami hrupa.
Gre torej za Harmonik popačenje . Na koncu iz zgornjih informacij lahko sklepamo, da je to najpomembnejši parameter v sistemu, ker lahko krši izhodni signal. To je mogoče analizirati s faktorjem THD, zmanjšati pa ga lahko s tehnikami in napravami, ki so na voljo na trgu. Tukaj je vprašanje za vas, kakšne so uporabe harmoničnega popačenja?
