谐波是基频的整数（整数）倍数（第二、第三、第四等）的频率。配电线路上的基频为 60 Hz，每秒从正变为负 60 个周期。例如，60 Hz配电线路上的二次谐波为120（60 × 2）Hz。第二个谐波在同一时间段内在基波波形的一个周期内完成两个周期。
图1.谐波是基频的整数（整数）倍数（第二、第三、第四、第五等）的频率。图片由Amna Ahmad提供
傅里叶分析（由数学家让·傅立叶开发）是一种数学运算，用于分析波形以确定其谐波含量。可以确定每个谐波的幅度及其与基波的相位关系。此外，还可以计算任何直流分量的电平。
方波
一个纯方波，在地面上和地面下对称［图2］，可以通过傅里叶分析显示，由以下等式表示：
图2.对称方波的谐波分析表明，它包含基波和奇次谐波。图片由Amna Ahmad提供
注意：傅里叶分析可以应用于所有重复波形，以确定其谐波含量。
锯齿波
图3中锯齿波的傅里叶方程为：
在这种情况下，所有谐波都存在，同样，没有直流分量。通常，波形在地平线和地电位以下对称时没有直流分量。
图3.对称锯齿波的谐波分析表明，它由基波和所有谐波组成。图片由Amna Ahmad提供
整流波
图4中的全波整流正弦波可以表示为：
图4.全波整流正弦波包括直流分量和谐波，谐波的幅度随着谐波数量的增加而减小。图片由Amna Ahmad提供
公式3显示，波形具有直流分量（frac{4E_{m}}{2pi}），甚至具有2ωt、4ωt、6ωt等谐波（图4）。看起来没有基频分量。但是，在这种情况下，在整流之前，基频被视为波形的输入频率（f）。可以说，整流波形的基频实际上是2f。例如，60 Hz正弦波在整流时会产生一系列频率为120 Hz的正弦半周期。
谐波幅度
对方波、锯齿波和整流正弦波方程的检查表明，在所有情况下，谐波分量的振幅都随着谐波频率的增加而减小。因此，高次谐波的重要性似乎在降低。就这些
元件对波形均方根值和负载功耗的贡献而言，这当然是正确的。但是，为了更好地再现波形，必须存在许多高次谐波。例如，在方波的情况下，可能需要高达11次谐波（或更高）的所有分量。对于脉冲波形，可能需要存在高达百分之一的谐波才能产生良好的输出波形。
方波示例
峰峰值幅度为2 V的方波在地面上方和下方对称。计算每个分量的振幅，直至七次谐波。
溶液。
由等式（1）计算，
请注意，计算的谐波电压分量都是峰值。每个必须乘以 0.707 才能确定 rms 值。
整流正弦波示例
全波整流正弦波的峰值幅度为30 V，（预整流）频率为60 Hz。 计算直流分量和谐波分量的均方根值，直至第六次谐波。此外，确定谐波频率。
溶液。
由等式（3）计算，
结论
通过谐波分析，周期性非正弦波形可以显示由纯正弦波的组合组成，有时带有直流分量。一个主要成分，即与被分析的周期波具有相同频率的大振幅正弦波，是基波。其他分量是频率是基频的精确倍数的正弦波。这些波表示为谐波，根据其频率与基波频率的比率进行编号。
