谐波测试是对电力系统或电子设备中谐波分量的检测与分析。谐波是指信号中存在的频率成分，它是基波频率的整数倍，通常会对电力质量、设备性能及系统稳定性产生影响。因此，谐波的测试与分析在电力系统和电子设备的设计、运行及维护中非常重要。

在实际应用中，谐波测试的主要方式有两种：直接测量法和计算分析法。这两种方式分别通过不同的手段来识别和量化谐波。

1. 直接测量法

直接测量法是通过使用仪器直接测量电力系统中的谐波电流、电压等信号的频率成分。这种方法简单、直观，通常应用于实际现场测试。

常见的直接测量仪器包括：

谐波分析仪（Harmonic Analyzer）

功率质量分析仪（Power Quality Analyzer）

示波器（Oscilloscope）

主要步骤：

接入测试仪器：将谐波分析仪等仪器连接到测试点，通常是电力系统的负载端或电源端，来测量电流或电压波形。

数据采集：仪器将连续记录电压或电流信号，捕捉信号的波形变化。

谐波频谱分析：仪器会自动进行快速傅里叶变换（FFT），将采集到的信号转化为频域数据，从而识别各个谐波分量。

结果显示与分析：分析仪会显示出谐波的总谐波畸变率（THD），以及每个谐波分量（如2次谐波、3次谐波等）的幅度、频率等参数。

适用场景：

电力系统：用于检测电力系统中的谐波污染，检查各类设备（如变压器、电动机、变频器等）对谐波的产生情况。

电气设备：用于检测电子设备（如UPS、电源适配器等）的谐波特性。

优点：

现场测试：能直接获得现场真实的测试数据。

度高：使用高精度仪器，能够测量到低阶或高阶谐波。

实时性强：可以实时观察谐波的波形变化，及时发现问题。

缺点：

测试环境的干扰：现场测试时，环境因素（如其他设备产生的噪声）可能影响测试结果。

成本较高：的测试仪器成本较高，且需要人员操作。

2. 计算分析法

计算分析法不依赖于现场测试，而是通过理论计算和建模分析来预测和评估谐波。它通常应用于设计阶段或系统仿真阶段，也可以用于已知参数条件下的谐波评估。

主要方式：

基于傅里叶变换（FFT）的分析：通过对信号进行快速傅里叶变换，将时域信号转换到频域，识别出谐波分量。FFT是分析谐波的常用工具，广泛应用于信号处理中。

基于系统建模的谐波分析：利用电力系统的数学模型（如负载模型、传输模型等），进行谐波源和传播路径的建模，然后使用仿真软件（如MATLAB/Simulink、PSCAD、ETAP等）进行计算。仿真结果能够提供谐波电流和电压的频谱数据。

谐波负荷模型法：根据负载的特点（如非线性负载、电子设备等），估算产生的谐波电流，结合电力系统的参数进行谐波分析。

电流谐波源建模与分析：通过对各类电气设备（如整流器、变频器、电焊机等）建模，计算它们可能产生的谐波以及谐波的传输特性。

主要步骤：

建立模型：根据系统架构或电气设备的工作原理建立数学模型。

信号分析：通过理论计算或仿真分析系统中的电压、电流波形，识别出其中的谐波成分。

计算结果：计算出谐波分量的幅度、频率等参数，并进行进一步分析，评估系统的谐波污染情况。

适用场景：

系统设计：在电力系统或设备的设计阶段，通过计算分析法来预测可能的谐波污染，进而进行优化设计。

谐波源分析：对已知的谐波源进行计算分析，判断其对整个电网的影响。

优点：

低成本：无需昂贵的测试仪器，计算分析法成本较低。

灵活性强：可以在设计阶段或仿真环境中进行评估。

可预测性：可以在没有实际系统的情况下，预测不同设计或设备配置下的谐波表现。

缺点：

精度受限：计算分析法的精度依赖于模型的准确性和假设条件。

没有实际测试数据：缺少现场实际测量数据，可能存在误差。

总结

直接测量法：通过现场测试，实时获取电力系统或设备中的谐波数据，适用于已经运行的系统或设备，能够提供准确、直接的测试结果。缺点是成本较高，需要设备，并且可能受环境干扰。

计算分析法：通过理论模型或仿真软件进行谐波分析，适用于系统设计阶段或需要进行谐波影响预测的情况。其优点是成本低且灵活，但精度可能受限于模型和假设。