變頻器諧波治理方案（上）

變頻器，晶閘管供電的直流電動機(jī)、無換向器電動機(jī)等凡是在電源側(cè)有整流回路的，都將產(chǎn)生因其非線性引起的高次諧波，因此對通用變頻器的諧波治理就顯得尤為重要。接下來跟著薩頓斯Satons一起來了解一下變頻器諧波產(chǎn)生的原理

1、變頻器諧波產(chǎn)生原理

在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和高次諧波，諧波次數(shù)通常為6n±1次高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。如果出現(xiàn)電源側(cè)電抗充分小、換流重疊角“可以忽略強(qiáng)狂，那么n次高次諧波為基波電流的1/n。輸出端諧波產(chǎn)生機(jī)理：在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形。輸入端諧波產(chǎn)生機(jī)理：變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓，經(jīng)電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流電壓。對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2~3KHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM（MAX）高載頻可達(dá)15KHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含基波和其他高次諧波。

2、高次諧波危害

傳導(dǎo)是指高次諧波按著各自的阻抗分流到電源系統(tǒng)和并聯(lián)的負(fù)載，對并聯(lián)的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾；感應(yīng)耦合是指在傳導(dǎo)的過程中，與變頻器輸出線平行輻射的導(dǎo)線又會產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾；電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會產(chǎn)生輻射作用，對鄰近的無線電及電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。與一般無線電電磁干擾一樣，變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過傳導(dǎo)、電磁輻射和感應(yīng)耦合三種方式對電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染。高次諧波的危害具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）開關(guān)設(shè)備：由于諧波電流使開關(guān)設(shè)備在起動瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，使暫態(tài)回復(fù)峰值電壓增大，破壞絕緣，還會引起開關(guān)跳脫、引起誤動作。

（2）電力電容器：當(dāng)高次諧波產(chǎn)生時(shí)由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，因而導(dǎo)致過熱、甚至損壞電容器，還有可能發(fā)生共振，產(chǎn)生振動和噪聲。

（3）保護(hù)電器：電流中含有的諧波會產(chǎn)生額外力距，改變電器動作特性，引起誤動作，甚至改變其操作特性，或燒毀線圈。

（4）感應(yīng)電動機(jī)：電流和電壓諧波同樣使電動機(jī)銅損和鐵損的增加，溫度升。同時(shí)諧波電流會改變電磁轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生振動力矩，使電動機(jī)發(fā)生周期性轉(zhuǎn)速變動，影響輸出效率，并發(fā)出噪聲。

（5）電力電子設(shè)備：電力電子設(shè)備通?？烤_電源零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來控制和操作，若電壓有諧波成分時(shí)，零交叉移動、波形改變、以以至造成許多無動作。

（6）計(jì)量儀表：計(jì)量儀表因?yàn)橹C波會造成感應(yīng)盤產(chǎn)生額外轉(zhuǎn)矩，引起誤差，降低精度，甚至燒毀線圈。

（7）變壓器：電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損，結(jié)果使變壓器溫度上升，影響絕緣能力，造成容量余度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲等。

另外，高次諧波還會對電腦、通信設(shè)備、電視及音響設(shè)備、載波遙控設(shè)備等產(chǎn)生干擾，使通信中斷，產(chǎn)生雜訊，甚至發(fā)生誤動作，另外還會對照明設(shè)備產(chǎn)生影響。

審核編輯：湯梓紅