变频器的谐波干扰

近年来，跟着电力电子技能、计算机技能、自动操控技能的敏捷开展，沟通传动与操控技能成为现在开展最为敏捷的技能之一，电气传动技能面临着一场前史革新，即沟通调速替代直流调速和计算机数字操控技能替代模仿操控技能已成为开展趋势。电机沟通变频调速技能是当今节电、改进工艺流程以进步产品质量和改进环境、推进技能进步的一种首要手法。变频调速以其优异的调速和起制动功能，高功率、高功率因数和节电作用，广泛的适用范围及其他许多长处而被国内外公认为最有开展前途的调速方法。可是因为变频器中遍及有晶闸管、整流二极管及大功率IGBT开关等非线性元器材，在使用中会发生很多谐波，然后搅扰周围电器正常作业。假如变频器的搅扰问题解决欠好，不但体系无法可靠作业，还会影响其他电子、电气设备的正常作业，因此有必要对变频器使用体系中的搅扰问题进行讨论。

1 变频调速体系谐波的发生

变频器的主电路一般由交-直-交组成，外部输入的380 V/50 Hz 的工频电源经三相桥路晶闸管整流成直流电压信号后，经滤波电容滤涉及大功率晶体管开关器材逆变为频率可变的沟通信号。在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，波形按傅里叶级数分解为基波和各次谐波，其间的高次谐波将搅扰输入供电体系。在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR 大功率逆变器材，其PWM的载波频率为2耀3 kHz，而IGBT大功率逆变器材的PWM最高载频可达15 kHz。相同，输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接搅扰。别的高次谐波电流还经过电缆向空间辐射，搅扰附近电气设备。

用于电机调速的交-直-交型通用变频器一般是6脉动设备，其谐波电流含有率如表1所列。

此外，交-交型变频器经过一套可关断晶闸管和斩波技能，不经过整流这个环节，把电网工频直接变成沟通调速电机所需求的沟通频率。交-交型变频器除了向电网体系注入高次谐波外，还注入谐间波(即频率不是工频倍数)电流。谐波电流的频率和含量随电机的工况改变而改变。

2 谐波的传达途径

变频器能发生功率较大的谐波，对体系其他设备搅扰性较强，其搅扰途径与一般电磁搅扰途径是共同的，首要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为：首要对周围的电子、电气设备发生电磁辐射，这是频率很高的谐波重量的首要传达方法;其次对直接驱动的电动机发生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗添加;并传导搅扰到电源，经过配电网络传导给体系其他设备，这是变频器输入电流搅扰信号的首要传达方法;最后变频器对相邻的其他线路发生感应耦合，感应出搅扰电压或电流，感应的方法又有两种：即电磁感应方法，这是电流搅扰信号的首要方法;静电感应方法，这是电压搅扰信号的首要方法。相同，体系内的搅扰信号经过相同的途径搅扰变频器的正常作业。

3 谐波的危害

1)谐波使电网中的电器元件发生了附加的谐波损耗，下降了输变电及用电设备的功率。

2)谐波能够经过电网传导到其他的电器，影响了许多电气设备的正常作业，比方谐波会使变压器发生机械振动，使其部分过热，绝缘老化，寿数缩短，以至于损坏;还有传导来的谐波会搅扰电器设备内部软件或硬件的正常作业。

3)谐波会引起电网中部分的串联或并联谐振，然后使谐波放大。

4)谐波或电磁辐射搅扰会导致继电器保护设备的误动作，使电气外表计量不准确，甚至无法正常作业。

5)电磁辐射搅扰使经过变频器输出导线附近的操控信号、检测信号等弱电信号遭到搅扰，严峻时使体系无法得到正确的检测信号，或使操控体系紊乱。

4 谐波的管理

4.1 削减变频器作业时对外部设备的影响的措施

1)添加沟通/直流电抗器选用沟通/直流电抗器后，进线电流的THD 下降30%~50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

2)多相脉冲整流在条件具有，或许要求发生的谐波约束在比较小的情况下，能够选用多相整流的方法。12 相脉冲整流的THD为10%~15%，18 相脉冲整流的THD为3%~8%，满意EN61000-3-12和IEEE519-1992 规范的严格要求。缺陷是需求专用变压器和整流器，不利于设备改造，价格较高。

3)无源滤波器选用无源滤波器后，满载时进线中的THD 可降至5%~10%，满意EN61000-3-12和IEEE519-1992 的要求，技能成熟，价格适中。