为什么电网中几乎看不到偶数次谐波？能消除谐波的电表是否存在？-聚焦新能源电能计量|瑞银电子

你有没有发现一个奇怪的现象：电网中我们能检测到3次、5次、7次等奇数次谐波，却几乎看不到2次、4次、6次这样的偶数次谐波。这到底是为什么？难道偶数次谐波天生就不会出现吗？

什么是电网谐波？

要弄明白偶数次谐波为什么罕见，首先得知道“谐波”到底是什么。我们平时用的交流电，理想状态下是标准的正弦波，频率固定为50Hz，这被称为“基波”，就像音乐里的“主旋律”。

但现实中，很多电器并不是“乖乖听话”的——比如LED灯、手机充电器、笔记本电源、空调等，它们属于“非线性设备”，不会顺着基波的节奏工作，反而会“干扰”基波，把平滑的正弦波“掰弯”，变成奇形怪状的波形。

谐波原理.png

这些畸变的波形，用数学上的“傅里叶分解”方法拆解后，就会发现它其实是由基波（50Hz）和一系列频率是基波整数倍的“谐波”组成的。比如3次谐波就是150Hz（50×3），5次谐波是250Hz（50×5），而偶数次谐波就是100Hz（2次）、200Hz（4次）这类频率为基波偶数倍的波形。

全桥整流技术“消灭”了偶数次谐波

为什么我们几乎看不到偶数次谐波？关键就在于现在市面上绝大多数非线性设备，都采用了一种叫“全桥整流”的核心技术——这正是我们身边电器的“隐藏操作”，也是偶数次谐波罕见的重要原因。

什么是全桥整流？我们可以用一个简单的比喻理解：电网的交流电就像一条上下起伏的波浪，正半周向上、负半周向下，方向不断变化；而全桥整流就像一个“波形转换器”，不管电流是正半周还是负半周，它都能把电流的方向“掰正”，变成同一个方向的直流电（或者脉动直流电），就像把上下起伏的波浪，全拍平成一条单向流动的水流。

而我们身边的LED灯、手机充电器、电脑电源，甚至是家里的空调、洗衣机，几乎都用了全桥整流技术，所以它们产生的谐波，全都是奇数次的，偶数次谐波自然就很难见到了。

3次谐波畸变波形.png

波形不对称，才会出现偶数次谐波

当然，偶数次谐波并不是绝对不存在，只是在现在的电网中极其罕见。只有当电网中的波形出现“不对称”时，偶数次谐波才会出现，常见的情况有两种：

第一种是采用“半波整流”技术的设备。半波整流和全桥整流不一样，它只利用交流电的正半周（或负半周），会直接丢弃另一半波形，这样处理后的波形必然是不对称的，傅里叶分解后就会出现偶数次谐波。但半波整流的效率非常低，会浪费大量电能，现在已经被全桥整流彻底淘汰，只有一些老旧到几乎淘汰的设备（比如几十年前的老式充电器）才会使用，所以很难在电网中检测到。

第二种是设备故障。比如电器中的整流二极管损坏，导致正半周和负半周的电流无法正常转换，波形变得不对称，这时候也会产生偶数次谐波。但这种情况属于故障状态，一旦出现，电器通常会无法正常工作，或者触发保护机制，不会长期在电网中产生影响，所以也很难被检测到。

谐波会给电力系统带来严重的干扰和破坏，严重的甚至会导致电力系统瘫痪。

为什么偶次谐波“很少有”

简单来说，电网中几乎看不到偶数次谐波，核心是“全桥整流技术”的普及：它让电器产生的波形保持对称，而对称波形无法分解出偶数次谐波，即正常设备不产生偶次谐波；此外，电力系统中的变压器本身对偶次谐波有一定的抑制能力。

有没有能消除谐波的电能表？

严格来说，没有电能表能够“消除”谐波。电能表的职责是“计量”，而非“治理”。虽然电能表不消除谐波，但电力系统中确实有专门用来“消除”谐波的装置，它们被称为滤波器。

最新相关研究表明，在电能表前端加装适当的滤波器，可以有效降低谐波对计量精度的影响。