變頻器諧波干擾的消除與抑制辦法

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯變頻器諧波干擾的消除與抑制辦法 在實(shí)際應(yīng)用中，首先要通過合理布線、隔離、屏蔽和接地等這樣的基本方法，來(lái)抑制諧波的干擾，然后依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)諧波的要求是否嚴(yán)格以及現(xiàn)場(chǎng)諧波的危害程度，再來(lái)選擇是否治理以及治理的方法。目前，變頻器諧波的治理采納無(wú)源濾波器者居多，通過改造變頻器本身來(lái)徹底解決諧波，也會(huì)在不久的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。 1、變頻器電網(wǎng)側(cè)的諧波 如下圖既是實(shí)測(cè)的某應(yīng)用中變頻器系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。變頻器注入電網(wǎng)的主要是電流諧波。由于變頻器是三相整流回路，變頻器產(chǎn)生的諧波通常含有6n1（n=1,2,3,）次諧波，主要是5次、7次的諧波電流含量比較大，通常，5次含有基波電流的

2、40-65%，7次含有基波電流的14-41%，其他階次的諧波含量基本都在10%以下。當(dāng)然，由于直流電流的脈動(dòng)、溝通電壓相間的不平衡、延遲角相間差異、換相電抗相間差異等緣由，也可能產(chǎn)生其他階次的非特征諧波。 2、變頻器輸出側(cè)的波形 在逆變輸出回路中，輸出電壓和電流均有諧波。對(duì)于PWM掌握的變頻器，只要是電壓型變頻器，不管是何種PWM掌握，其輸出電壓波形為矩形波，其中諧波頻率的凹凸是與變頻器調(diào)制頻率有關(guān)。電流波形是帶毛刺的近似正弦波，如圖所示?？梢姡冾l器的輸出波形畸變將會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成極大的危害。諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害主要是：引起電動(dòng)機(jī)的附加發(fā)熱，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的額外溫升；增加電動(dòng)機(jī)的重復(fù)峰值電壓，破壞電

3、動(dòng)機(jī)的絕緣，降低電動(dòng)機(jī)的壽命；產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；加大噪聲。實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)很多不明緣由的故障均是由于諧波造成的。改善變頻器輸出端的波形可采納正弦波濾波器，使輸出波形修正到完善的正弦波。 1、變頻器諧波干擾的消退方法 由上可知，變頻器的輸入輸出側(cè)的波形均已畸變 ，不再是完善的正弦波，所以必定會(huì)對(duì)四周的環(huán)境與設(shè)備造成干擾。 實(shí)際應(yīng)用中，主要從傳導(dǎo)、輻射和耦合三個(gè)方面解決變頻器的干擾，總的原則是抑制和切斷干擾源、切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道和降低對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把干擾濾掉或者隔離，解決輻射干擾就是對(duì)輻射源或被干擾的線路進(jìn)行屏蔽，解決耦合干擾就是合理布置干擾源和被干擾線路的距離

4、、走向，避開耦合產(chǎn)生。具體的措施如下：1、隔離 變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流2、抑制 在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器和電磁干擾濾波器，來(lái)抑制諧波干擾3、屏蔽 屏蔽干擾源是抑制干擾最有效的方法。變頻器本采納鐵殼屏蔽，阻擋電磁干擾泄漏；輸出線采納鋼管屏蔽；外部信號(hào)掌握變頻其實(shí)，要求信號(hào)線盡可能短（一般20m以內(nèi)），且采納雙芯屏蔽以降低共模干擾，并與主電路及掌握回路完全分別，決不能放于同一配管或線槽內(nèi)，四周電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必需接地。4、合理布線 一般將掌握電纜于主回路或其他動(dòng)力電纜

5、分開鋪設(shè)，間距通常在30cm以上，必需平行敷設(shè)且分別困難時(shí)，將掌握電纜穿過鋼管鋪設(shè)，掌握電路連接線與電源電纜交叉時(shí)，應(yīng)成90度交叉布線。5、接地 變頻器應(yīng)使用專用接地線和專設(shè)的接地端子，用粗短線接地，接地點(diǎn)要與其他動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開，不能共地。 2、變頻器諧波的抑制方法 前面提到的是對(duì)于變頻器諧波干擾的被動(dòng)掌握，為了進(jìn)一步消退諧波對(duì)電網(wǎng)的不利影響，我們還需要從根上治理諧波，一般從兩個(gè)方面入手：一方面就是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置；另一方面，對(duì)變頻器本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，或產(chǎn)生少量的諧波。以下就是詳細(xì)的措施：1、加裝溝通電抗器和直流電抗器 加裝溝通電抗器，可以抑制諧波，并可以濾除30%左右的諧波電

6、流，同時(shí)可將功率因數(shù)提高到0.8以上，加裝直流電抗器，可將功率因數(shù)提高職0.9以上，若同時(shí)采納溝通直流電抗器，功率因數(shù)可提高至0.95。 舉個(gè)例子：某酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造，變頻柜安裝在低壓補(bǔ)償柜的四周，運(yùn)行一段時(shí)間，消失一系列故障，無(wú)功掌握器失靈，電容發(fā)熱嚴(yán)峻，甚至燒毀，電容投切器觸點(diǎn)發(fā)黑。這明顯是由于變頻器諧波的存在造成的，經(jīng)檢測(cè)，諧波含量并未超標(biāo)，推想由于諧波的存在引起諧振造成。由于非線性負(fù)荷不大，不建議采納濾波器來(lái)消退諧波，我們采納變頻器輸入側(cè)加裝溝通電抗器，從根源抑制諧波，并進(jìn)行電容柜改造，更換抗諧波功能的掌握器，在電容器前串接電抗器的方法。經(jīng)改造后，問題解決。2、無(wú)源濾

7、波器 無(wú)源濾波器安裝在變頻器的輸入側(cè)，由 L、C、R元件構(gòu)成諧波共振回路，當(dāng) LC 回路的諧振頻率和某一次高次諧波電流頻率相同時(shí)，即對(duì)此次諧波形成低阻回路，汲取諧波，阻擋高次諧波流入電網(wǎng)。無(wú)源濾波器特點(diǎn)是投資少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)行牢靠及維護(hù)便利，缺點(diǎn)是濾波易受系統(tǒng)參數(shù)的影響，對(duì)某些次諧波有放大的可能。無(wú)源濾波器適用于負(fù)荷穩(wěn)定、很少變動(dòng)的場(chǎng)合。3、有源濾波器 有源濾波器實(shí)質(zhì)是一個(gè)諧波發(fā)生源，并聯(lián)或串聯(lián)于主電路中，采納高速的DSP芯片對(duì)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分別出基波與諧波成分，再由補(bǔ)償裝置發(fā)出一個(gè)與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。與無(wú)源濾波器相比，具有高度可控性和快速響應(yīng)性，不受系統(tǒng)阻抗的影響，不會(huì)發(fā)生諧振危急，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波。其缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴，大容量制作困難等。 4、混合濾波 即采納無(wú)源濾波器濾除大部分諧波，有源濾波器改善特性，如此，不但起到快速濾波的作用，不受系統(tǒng)阻抗的影響，而且可以做到價(jià)格合理。即綜合了無(wú)源濾波和有源濾波的優(yōu)點(diǎn):電路的多重化、多元化 5、多重化 逆變單元的并聯(lián)多元化是采納2個(gè)或多個(gè)逆變單元并聯(lián)，通過波形移位疊加，抵消諧波重量；整流電路的多重化是采納12脈波、18脈波、24脈波整流，可降低諧波成分；功率單元的串聯(lián)多重化是采納多脈波（如30脈波的串聯(lián)），功率單元多重化線路也可降低諧波成分。6、新的變頻