變頻器的諧波干擾

近年來，跟著電力電子技能、計算機技能、自動操控技能的敏捷開展，溝通傳動與操控技能成為現在開展最為敏捷的技能之一，電氣傳動技能面臨著一場前史革新，即溝通調速替代直流調速和計算機數字操控技能替代模仿操控技能已成為開展趨勢。電機溝通變頻調速技能是當今節電、改進工藝流程以進步產品質量和改進環境、推進技能進步的一種首要手法。變頻調速以其優異的調速和起制動功能，高功率、高功率因數和節電作用，廣泛的適用范圍及其他許多長處而被國內外公認為最有開展前途的調速方法。可是因為變頻器中遍及有晶閘管、整流二極管及大功率IGBT開關等非線性元器材，在使用中會發生很多諧波，然后攪擾周圍電器正常作業。假如變頻器的攪擾問題解決欠好，不但體系無法可靠作業，還會影響其他電子、電氣設備的正常作業，因此有必要對變頻器使用體系中的攪擾問題進行討論。

1 變頻調速體系諧波的發生

變頻器的主電路一般由交-直-交組成，外部輸入的380 V/50 Hz 的工頻電源經三相橋路晶閘管整流成直流電壓信號后，經濾波電容濾涉及大功率晶體管開關器材逆變為頻率可變的溝通信號。在整流回路中，輸入電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅里葉級數分解為基波和各次諧波，其間的高次諧波將攪擾輸入供電體系。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調制的脈沖波形，對于GTR 大功率逆變器材，其PWM的載波頻率為2耀3 kHz，而IGBT大功率逆變器材的PWM最高載頻可達15 kHz。相同，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接攪擾。別的高次諧波電流還經過電纜向空間輻射，攪擾附近電氣設備。

用于電機調速的交-直-交型通用變頻器一般是6脈動設備，其諧波電流含有率如表1所列。

此外，交-交型變頻器經過一套可關斷晶閘管和斬波技能，不經過整流這個環節，把電網工頻直接變成溝通調速電機所需求的溝通頻率。交-交型變頻器除了向電網體系注入高次諧波外，還注入諧間波(即頻率不是工頻倍數)電流。諧波電流的頻率和含量隨電機的工況改變而改變。

2 諧波的傳達途徑

變頻器能發生功率較大的諧波，對體系其他設備攪擾性較強，其攪擾途徑與一般電磁攪擾途徑是共同的，首要分傳導(即電路耦合)、電磁輻射、感應耦合。具體為：首要對周圍的電子、電氣設備發生電磁輻射，這是頻率很高的諧波重量的首要傳達方法;其次對直接驅動的電動機發生電磁噪聲，使得電機鐵耗和銅耗添加;并傳導攪擾到電源，經過配電網絡傳導給體系其他設備，這是變頻器輸入電流攪擾信號的首要傳達方法;最后變頻器對相鄰的其他線路發生感應耦合，感應出攪擾電壓或電流，感應的方法又有兩種：即電磁感應方法，這是電流攪擾信號的首要方法;靜電感應方法，這是電壓攪擾信號的首要方法。相同，體系內的攪擾信號經過相同的途徑攪擾變頻器的正常作業。

3 諧波的危害

1)諧波使電網中的電器元件發生了附加的諧波損耗，下降了輸變電及用電設備的功率。

2)諧波能夠經過電網傳導到其他的電器，影響了許多電氣設備的正常作業，比方諧波會使變壓器發生機械振動，使其部分過熱，絕緣老化，壽數縮短，以至于損壞;還有傳導來的諧波會攪擾電器設備內部軟件或硬件的正常作業。

3)諧波會引起電網中部分的串聯或并聯諧振，然后使諧波放大。

4)諧波或電磁輻射攪擾會導致繼電器保護設備的誤動作，使電氣外表計量不準確，甚至無法正常作業。

5)電磁輻射攪擾使經過變頻器輸出導線附近的操控信號、檢測信號等弱電信號遭到攪擾，嚴峻時使體系無法得到正確的檢測信號，或使操控體系紊亂。

4 諧波的管理

4.1 削減變頻器作業時對外部設備的影響的措施

1)添加溝通/直流電抗器選用溝通/直流電抗器后，進線電流的THD 下降30%~50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

2)多相脈沖整流在條件具有，或許要求發生的諧波約束在比較小的情況下，能夠選用多相整流的方法。12 相脈沖整流的THD為10%~15%，18 相脈沖整流的THD為3%~8%，滿意EN61000-3-12和IEEE519-1992 規范的嚴格要求。缺陷是需求專用變壓器和整流器，不利于設備改造，價格較高。

3)無源濾波器選用無源濾波器后，滿載時進線中的THD 可降至5%~10%，滿意EN61000-3-12和IEEE519-1992 的要求，技能成熟，價格適中。