諧波畸變是由電力系統中的非線性設備引起的。非線性器件是指電流與施加的電壓不成比例的器件。圖1通過將正弦電壓施加于簡單非線性電阻的情況說明了這一概念，其中電壓和電流根據所示曲線變化。雖然施加的電壓是完美的正弦曲線，但產生的電流是失真的。

將電壓提高幾個百分點可能會使電流加倍，并呈現不同的波形。這是電力系統中大多數諧波失真的來源。

圖1非線性電阻引起的電流失真。

圖2說明任何周期性的失真波形都可以表示為正弦曲線的總和。當一個波形從一個周期到下一個周期都相同時，它可以表示為正弦波其中每個正弦波的頻率是失真波基頻的整數倍。這個倍數被稱為基波的諧波，因此這個主題的名稱。

正弦曲線的總和被稱為a傅里葉級數，以發現這一概念的偉大數學家命名。

由于上述性質，傅立葉級數概念被普遍應用于分析調和問題?，F在可以在每個諧波下單獨分析系統。此外，與整個失真波形相比，單獨找出每個諧波的正弦曲線的系統響應要簡單得多。每個頻率的輸出然后被組合以形成新的傅里葉級數如果需要的話，可以從中計算出輸出波形。

通常，我們只關心諧波的幅度。當波形的正負半周形狀相同時，傅立葉級數只包含奇次諧波。這為大多數電力系統研究提供了進一步的簡化，因為大多數常見的諧波產生設備在兩種極性下看起來都是一樣的。事實上，偶次諧波的存在通常是一個線索，表明負載設備或用于測量的傳感器有問題。

也有明顯的例外，如半波整流器和電弧爐，這時電弧是隨機的。

圖2失真波形的傅立葉級數表示

通常，在電力系統分析中，高階諧波（高于25次至50次的范圍，取決于系統）可以忽略不計。

雖然它們可能會干擾低功率電子設備，但通常不會損壞電力系統。在這些頻率下，也很難收集足夠精確的數據來模擬電力系統。一個常見的例外是在頻率范圍內存在系統共振。這些諧振可以由電子功率轉換器中的陷波或開關瞬態激發。這會導致電壓波形出現多個過零點，從而干擾定時電路。這些諧振通常發生在有地下電纜但沒有功率因數校正電容器的系統上。

如果按照慣例將電力系統描述為串聯和并聯元件，則系統中的絕大部分非線性存在于并聯元件（即LOD）中。電力輸送系統的串聯阻抗（即電源和負載之間的短路阻抗）是非常線性的。在變壓器中，諧波源也是普通“T”模型的并聯支路（磁化阻抗）;泄漏阻抗是線性的。

因此，諧波失真的主要來源最終將是最終用戶負載。這并不是說所有經歷諧波失真的最終用戶本身都有很大的諧波源，而是說諧波失真通常源于某些最終用戶的負載或負載組合。