變頻器的諧波從何而來?變頻器諧波如何計算?

變頻器諧波是變頻器運行過程中，需要對輸入電源用大功率二極管整流（或晶體管/逆變模塊）進(jìn)行逆變；在其逆變過程中，在輸入輸出回路產(chǎn)生的高次諧波； 變頻器諧波對供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。通過傅立葉級數(shù)對諧波的分析表明，任何周期性變化的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波整數(shù)倍數(shù)的諧波的正弦波分量。

變頻器諧波是一個周期量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍，變頻器諧波的幅值大小和諧波相對于基波的相位關(guān)系都是影響這個周期量的重要因素。通俗地說，基波頻率是50HZ，那么諧波就是頻率為100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。

一、變頻器的諧波從何而來

1、變頻器輸入端諧波產(chǎn)生機理

變頻器的主電路一般為交一直一交組成，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。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)分解為基波和各次諧波，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)。如果電源側(cè)電抗充分小、換流重疊角"可以忽略，那么n次高次諧波為基波電流的1/n。

2、變頻器輸出端諧波產(chǎn)生機理

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。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最高載頻可達(dá)15kHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含基波和其他各次諧波。

二、變頻器諧波如何計算

1、方法1

方法一：傅里葉變換得到電壓、電流的每次諧波的幅值和相位，根據(jù)P=√3UIcosφ計算出每次諧波的有功功率，將所有諧波的有功功率相加，得到諧波功率。

方法二： 測量出總有功功率，傅里葉變換得到電壓、電流的基波幅值和相位，根據(jù)P=√3UIcosφ計算出基波有功功率，總有功功率減去基波有功功率就是諧波功率。諧波功率測量精度較低，一般諧波頻率越高，精度越低，推薦采用第二種方法。

2、方法2

1）變頻器一次側(cè)

電源電壓畸變可能性極小，而電流諧波畸變可能性大。功率計算中可根據(jù)

P=U*I1*cosa1;

S=U*I;

PF=P/S=(I1/I)*cosa1;

還可根據(jù) THDi、DPF的定義寫出這個公式的簡化式；各類教材上寫很多了。

2）變頻器二次側(cè)：

根據(jù)周守昌《電路原理》《非正弦周期電流電路分析》中所證明，不同次諧波電壓、電流之間不能產(chǎn)生功率，其乘積為0。那么，除了基波功率外，諧波功率就好計算了?？梢詫懽?/p>

求和符號（h=1到∞）（Uh*Ih*cosah）。

公式什么的貼不上，只能將就寫了。

三、變頻器諧波如何抑制

治理變頻器諧波問題，抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾，可采取屏蔽、隔離、接地等技術(shù)手段。

1、安裝適當(dāng)?shù)碾娍蛊?/p>

在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的，以減少傳輸過程中的電磁輻射。 通過抑制諧波電流，將功率因數(shù)由原來的(0.5-0.6)提高至（0.75-0.85）；

2、電源隔離或安裝隔離變壓器

將變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立，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；

3、變頻器正確的接地

正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來干擾，又能降低設(shè)備本身對外界的干擾。變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開，使用短線，這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設(shè)備的輻射干擾；

4、縮短線路長度

縮短線路長度，電源線和信號線單獨敷設(shè)，避免交叉，不能避免時，必須垂直交叉，絕對不能平等敷設(shè)，信號線屏蔽層不接到電機或變頻器的地，而應(yīng)該接到控制線路的公共端；

5、安裝EMI電源濾波器

當(dāng)前抑制變頻器諧波的一個重要趨勢是采用EMI電源濾波器，它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實時從補償對象中檢測出變頻器