在電力系統中，非線性負載是諧波的主要來源之一。要了解這種現象的原因，首先要從電路原理入手，分析非線性負載如何影響電流和電壓波形。污染產生與線性負載的不同之處在于，它與電流與電壓的比率不成線性比例。因此，會產生偏離基頻的附加頻率分量。

一、非線性負載和電流波形失真

當正弦電壓施加到典型電路中的負載時，線性負載（電阻器、電感器、電容器等）理想情況下會導致電流波形產生成比例的失真。當前的響應。然而，非線性負載（變壓器、整流器、開關電源等）因其工作原理而產生和內部元件的失真特性。最常見的非線性負載是由二極管、晶體管和晶閘管等電力電子器件組成的電路。

這些電力電子元件工作時，無法像理想電阻那樣平穩地控制電流。相反，它們依靠開關動作來調節電流的大小和方向。這是因為開關器件的工作原理影響了電流的流動特性，導致負載端的電流波形偏離正弦波形，產生不規則的脈沖。電流波形包含各種頻率成分，特別是基波頻率的整數倍的成分稱為諧波。

二、變壓器和整流器的特點

變壓器是一種典型的供電設備。盡管它在許多能源系統中發揮著重要作用，但由于其磁飽和特性，它也是潛在的諧波源。鐵芯中的磁性材料不再能夠有效地響應外部電場的變化，導致電流波形失真。特別是在高負載或極端工作條件下，變壓器飽和效應會變得更加明顯，諧波也會變得更加明顯。

整流器也是常見的非線性負載。其工作原理是將交流電（AC）轉換為直流電（DC）。該過程通常使用半導體器件，例如二極管和晶閘管。電流僅在某些時段流動，而在其他時段完全切斷。這種開關特性會導致電流波形發生較大變化，產生短脈沖和高次諧波。

三、逆變器和開關電源的影響

逆變器通常用于將直流電轉換為交流電，廣泛應用于太陽能發電、UPS電源等。逆變器中使用的功率開關元件（MOSFET、IGBT等）由于這種高頻開關操作而導致負載側電流畸變，產生多個諧波頻率。特別是在逆變器頻率調整過程中，由于開關頻率的過度調制和干擾，諧波的產生變得更加復雜。

而且，隨著開關電源作為現代電子設備的核心部件的廣泛應用，諧波問題也越來越嚴重。開關電源通過調節開關頻率來控制輸出功率和電壓，特別是在負載波動或開關頻率較高時。電流、電壓波形的畸變更加明顯，產生的諧波頻率甚至會影響整個電力系統的穩定性。

四、諧波的危害及處理

諧波的存在不僅會造成電流的畸變，電網電壓波形具有影響，影響設備的正常運行，但也會對電網的整體效率產生負面影響，特別是在過度振蕩的情況下。高頻諧波會導致過熱、機械損壞、能源系統故障，甚至系統崩潰。因此，有效控制非線性負載引起的諧波已成為電力系統設計和電氣工程中的重要問題。

通過使用諧波濾波器、提高電力電子設備的工作效率、調整開關頻率等可以有效降低諧波的影響。同時，應對電力系統的負載和電路結構進行合理設計和優化，避免高功率非線性負載集中。從電路工程的角度來看，可以在一定程度上減少諧波問題的發生。非線性負載引起諧波的主要原因是，通過電路和其他專用電力電子器件的運行機制，它們感應出電流和電壓波形之間的非線性關系，導致這些附加負載出現多樣性頻率成分為諧波，其對電網和用電設備的影響不可忽視。因此，了解諧波產生的根源并采取有效的抑制措施對于提高電力系統穩定性和運行效率具有重要意義。