Hvad er harmonisk forvrængning: Typer og årsager

Hvad er harmonisk forvrængning: Typer og årsager

Når vi anvender et indgangssignal i form af sinusformet (eller en hvilken som helst form for signal) til ethvert elektronisk kredsløb så skal dens output være af samme type signal. Det betyder, at output også skal have den samme form for signal er sinusformet. Hvis i tilfælde af, at udgangen ikke er den samme replika af indgangssignalet, eller hvis udgangen ikke er lig med indgangssignalet, kaldes forskellen forvrængninger. På grund af disse forvrængninger svarer output ikke til input. Den harmoniske forvrængning kan defineres ved hjælp af dette eksempel. Når 5V-indgangssignalet påføres kredsløbet, vil udgangssignalet kun have 2V spænding. Det indikerer, at signalet mister sin spænding på grund af forvrængning. Dette vil ske i forstærkere , effektforstærkere og moduleringsteknikker osv. Der er forskellige teknikker til at mindske denne forvrængning, og få metoder og formler er tilgængelige til beregning af forvrængningsniveauet. Denne artikel diskuterer hvad der er harmonisk forvrængning, definition, analyse, årsager osv



Hvad er harmonisk forvrængning?

Vi kan forstå ordet harmonisk ligesom det heltal, der multiplicerer de grundlæggende frekvenser, er kendt som 'harmoniske'. Her er harmonisk en type signal, hvis frekvens er et integreret multiplum af referencesignalet. På en anden måde kan det defineres som forholdet mellem signalets frekvens og frekvensen af ​​referencesignalet. For eksempel er X et indgangs-AC-signal, der har frekvensen f Hz.


Harmonisk-forvrængning-indgangssignal

Harmonisk-forvrængning-indgangssignal





Når signalet X vises på CRO så ser signalet X ud til at gentage for hver f Hz. Her er signal X referencesignalet, og signalet vises på CRO har frekvenser som 2f, 3f, 4f og så videre. Teoretisk inkluderer signalet uendelige harmoniske. Nedenfor viser to figurer indgangssignalet og den forvrængede udgang, når input tilføres et hvilket som helst kredsløb.

Harmonisk-forvrængning-forvrænget-signal

Harmonisk-forvrængning-output-forvrænget-signal



Hvis signalet har samme tidsperiode med positiv cyklus og negativ cyklus, kaldes et sådant signal symmetrisk signal, og ulige harmoniske kan forekomme (ganger 3., 5. osv. Af den grundlæggende frekvens). Hvis signalet ikke har samme tidsperiode med positiv cyklus og negativ cyklus, kaldes et sådant signal asymmetrisk signal, og endda harmoniske kan forekomme (multiplicerer 2., 4. osv. Af den grundlæggende frekvens) og DC komponenter kan også vises i de asymmetriske signaler.

I ovenstående figur kan vi bemærke den grundlæggende signalfrekvens som 100Hz, og deres harmoniske vil eksistere ved forskellige frekvenser for referencesignalfrekvensen som 100 Hz.

Harmoniske-forvrængninger-i-signal

Harmoniske-forvrængninger-i-signal

Hvis signalet har harmoniske forvrængninger, mens der findes harmoniske frekvenskomponenter, er det at finde procentdelen af ​​disse forvrængninger på det bestemte harmoniske niveau,


% nth harmonisk forvrængning = [Pn] / [P1} * 100

[Pn] = amplitude af den niende frekvenskomponent

[P1] = amplitude af grundlæggende signalfrekvens

Forvrængning kan forekomme på grund af ikke-lineære egenskaber ved de komponenter, der bruges i et elektronisk kredsløb. Disse komponenter kan udvise ikke-lineære egenskaber, hvilket resulterer i generering af forvrængninger i signalet. Der er fem forskellige typer harmonisk forvrængning i elsystemer. De er

  • Frekvensforvrængning
  • Amplitude forvrængning
  • Fase forvrængning
  • Intermodulationsforvrængning
  • Kryds forvrængning

Harmonisk forvrængningsanalyse

Analysen af ​​denne forvrængning er en unik type analyse. I denne type påføres et enkelt frekvens sinusformet signal på kredsløbet og dets output med forvrængning, der skal måles og analyseres.

Når indgangssignalet påføres kredsløbet, på grund af ikke-lineære egenskaber ved komponenterne, kan forvrængningen udvikle sig i udgangssignalet. På grund af dette kan referencesignalet vises i udgangen ved forskellige frekvenspunkter. Hvis vi analyserer forvrængninger med målingsteknik for total harmonisk forvrængning, kan vi kende værdien af ​​den totale harmoniske forvrængning (THD), total harmonisk forvrængning plus støj (THDN), signal til støj og forvrængning (SINAD), signal til støjforhold (SNR) og n. harmoniske værdi med hensyn til den grundlæggende frekvens. Ved denne totale målemetode for harmonisk forvrængning kan vi kende indgangs- og udgangsspændingerne og indgangs- og udgangseffekten.

Harmoniske forvrængningsårsager

Hovedårsagerne til de harmoniske forvrængninger er de ikke-lineære belastnings- og ikke-linearitetsegenskaber for de elektroniske komponenter. Ikke-lineær belastning ændrer impedansen med den anvendte indgangsspænding. Dette fører til forvrængninger i udgangssignalet. Og komponenterne, der bruger i kredsløbet, viser også de ikke-linearitetsegenskaber. Dette fører også til udviklingen af ​​de harmoniske i output. På grund af det harmoniske forvrængningskredsløb får varme og output ikke lig med indgangen. Denne effekt er skadelig for ethvert kredsløb.

Harmonisk forvrængningsanalysator

At finde den harmoniske forvrængningsfaktor er vigtigst for ethvert kredsløb. Vi kan analysere disse fordrejninger efter denne værdi. Total harmonisk forvrængning (THD) er den mest nyttige teknik til at finde den totale harmoniske forvrængning for det aktuelle signal og total harmonisk forvrængning for spændingssignaler.

THD kan defineres som forholdet mellem RMS-værdier for alle harmoniske signaler og RMS-værdien for den grundlæggende signalfrekvens.

Nuværende THD - I henhold til ovenstående udsagn er total forvrængning for strøm angivet af THDi

nuværende-THDi

nuværende-THDi

Her er In RMS-strømmen for det nte harmoniske signal, og I1 er RMS-værdien for det grundlæggende signal.

Spænding THD - samme som THDi, er total harmonisk forvrængning af spænding betegnet med THDv.

spænding-THDv

spænding-THDv

Her er Vn spændingen på nth harmonisk, og V1 er spændingen i det grundlæggende signal. Total harmonisk forvrængning (THD) analyserer også systemets ikke-lineære opførsel med Fast Fourier-transformationen (FFT).

Total harmonisk forvrængning mere støj (THDN) er defineret som forholdet mellem RMS-værdien af ​​det grundlæggende signal og RMS-værdien for de harmoniske sammen med støjkomponenter.

Således handler det kun om harmonisk forvrængning . Fra ovenstående information kan vi endelig konkludere, at dette er den vigtigste parameter i systemet, fordi den kan krænke udgangssignalet. Og dette kan analyseres af THD-faktoren og kan reduceres med de teknikker og enheder, der er tilgængelige på markedet. Her er et spørgsmål til dig, hvad er anvendelserne af harmonisk forvrængning?