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變頻器的諧波抑制與變頻器輸入濾波器

返回列表來源：領步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2015-12-08分享加入收藏關注：-

專家講堂3

變頻器是現(xiàn)代工業(yè)中廣泛應用的設備。由于用變頻器控制風機和水泵等變化的電機負荷能夠顯著節(jié)省電能，因此應用日益廣泛。但是，變頻器工作時產(chǎn)生嚴重的諧波電流，這已經(jīng)成為電網(wǎng)的主要污染源。變頻器諧波治理以及變頻器輸入濾波器已經(jīng)變得日趨重要。

變頻器諧波帶來的Z常見的故障現(xiàn)象是，無功補償裝置損壞、跳閘、變壓器過熱、同一個電網(wǎng)上的其他電子設備受干擾等等。主要是低壓變頻器工作時產(chǎn)生嚴重的諧波電流，中高壓變頻器一般適用12脈或18脈整流電路，產(chǎn)生的諧波電流很小。

低壓變頻器之所以產(chǎn)生諧波電流，是因為變頻器的輸入端是整流電路。整流電路是Z典型的諧波源。一般低壓變頻器的輸入端是三相六脈整流電路，變頻器的電流波形如圖1(a)所示，諧波電流的頻譜如圖1(b)所示，主要成份是：5、7、11、13、17、19等（6N1的規(guī)律）。總諧波電流畸變率THID與變頻器的品牌、變頻器的功率、電網(wǎng)系統(tǒng)的阻抗、變頻器的負載等因素有關。

專家講堂-文章配圖1

圖1 變頻器的輸入電流波形和頻譜

變頻器諧波電流發(fā)射與變頻器的品牌有關，主要是因為不同品牌的變頻器中所使用的濾波電路的不同，這包括，是否內(nèi)嵌了直流電抗器或交流電抗器、濾波電容的容量大小等。

通常，變頻器的額定功率越小，產(chǎn)生的諧波電流發(fā)射越嚴重，表1是不同功率的變頻器產(chǎn)生的諧波電流發(fā)射。需要注意的是，這里講的諧波電流發(fā)射嚴重是指諧波電流畸變率THID更大，并不是諧波電流的全面值更大。了解這個特點很重要，這意味著，大量的小功率變頻器同時工作時，他們產(chǎn)生的諧波電流要比同樣功率的一臺大功率變頻器產(chǎn)生的諧波更嚴重。例如，10臺11kW的變頻器工作時向電網(wǎng)注入的諧波電流要大于一臺110kW變頻器工作時向電網(wǎng)注入的諧波電流，盡管他們的總功率相同。

表1 不同功率的變頻器諧波電流發(fā)射

專家講堂-文章配圖表1

變頻器諧波電流發(fā)射還與變頻器的負載有關，負載越輕，THID越大。這提示我們不要用功率余量過大的變頻器。例如，如果用22kW的變頻器驅(qū)動11kW電機的電機時，要比用11kW的變頻器驅(qū)動產(chǎn)生更大的諧波電流發(fā)射。

同一臺變頻器所產(chǎn)生的諧波電流發(fā)射與電網(wǎng)的阻抗有關，電網(wǎng)的阻抗越低（電源越強，或者電源的短路電流越大），諧波電流畸變率THID越大，典型的數(shù)值如表2所示。表中，電網(wǎng)的阻抗用額定電流時的電壓降來表示，1%表示在額定電流下，電網(wǎng)上的電壓降為額定電壓的1%。但是，需要注意的是，電網(wǎng)的阻抗較高，變頻器諧波電流較小，決不意味著諧波電流的危害更小。因為，當電網(wǎng)阻抗較高時，會導致更大的諧波電壓。而諧波電壓是導致其他設備工作異常的主要原因。

表2 變頻器在不同電網(wǎng)阻抗條件下的諧波電流發(fā)射

專家講堂-文章配圖表2

人們?yōu)榱藴p小變頻器諧波電流發(fā)射，通常在變頻器的電源輸入端安裝電抗器。這就是根據(jù)表2的原理。輸入電抗器的電感量也用電抗率表示，1%表示電抗器上的電壓降為額定電壓的1%。電抗率越大，電抗器減小諧波電流的效果越明顯。通常，電抗率不能大于5%，否則會影響變頻器的正常工作。

通常，使用電抗器很難將諧波電流畸變率減小到30%以下。要獲得理想的諧波電流控制效果以及有效的進行變頻器諧波治理，要在變頻器的電源輸入端安裝專用的LBHF諧波濾波器。

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