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變頻器諧波危害的解決方法

时间:2017-08-26     作者:長(zhǎng)沙文鋮電氣設(shè)備【原创】   阅读

  什么是諧波

  諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成非正弦電流,從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉(M.Fourier)分析原理證實(shí),任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波,每個(gè)諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。

  1、諧波治理的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

  變頻器諧波治理應(yīng)注重下面幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn),抗干擾標(biāo)準(zhǔn):EN50082-1、-2,EN61800-3:輻射標(biāo)準(zhǔn):EN5008l-1、-2,EN61800-3。非凡是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。

  普通的抗干擾標(biāo)準(zhǔn)EN50081和EN50082以及針對(duì)變頻器的標(biāo)準(zhǔn)EN61800(1ECl800-3)定義了設(shè)備在不同的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)的輻射及抗干擾的水平。上述標(biāo)準(zhǔn)定義了在不同環(huán)境條件下的可接受輻射等級(jí):L級(jí),無(wú)輻射限制。適用于在不受干擾的環(huán)境下使用變頻器的用戶和自己處理輻射限制的用戶。H級(jí),根據(jù)EN61800-3確定的限制,第一環(huán)境:有限制分布,和第二環(huán)境。作為選件RFI濾波器,配置RFI濾波器可以使變頻器達(dá)到商業(yè)級(jí),通常用于非工業(yè)的環(huán)境。

  2、諧波的治理措施

  治理諧波問(wèn)題,抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾,可采取屏蔽,隔離,接地及濾波等技術(shù)手段。①使用無(wú)源濾波器或有源濾波器:②增加變壓器的容量,減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法;③使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器。

  二、諧波的治理措施

  治理諧波問(wèn)題,抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾,可采取屏蔽,隔離,接地及濾波等技術(shù)手段。①使用無(wú)源濾波器或有源濾波器:②增加變壓器的容量,減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法;③使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器。

  1、使用無(wú)源濾波器或有源濾波器

  使用無(wú)源濾波器其主要是改變?cè)诜欠差l率下電源的阻抗,適用于穩(wěn)定、不改變的系統(tǒng)。而使用有源濾波器主要是用于補(bǔ)償非線性負(fù)載。

  傳統(tǒng)的方式多選用無(wú)源濾波器,無(wú)源濾波器出現(xiàn)最早,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行可靠性較高以及運(yùn)行費(fèi)用較低,至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統(tǒng)的無(wú)源諧波抑制裝置,它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成,與諧波源并聯(lián),除具有濾波作用外,還有無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩_@種裝置存在一些較難克服的缺點(diǎn),主要是輕易過(guò)載,在過(guò)載時(shí)會(huì)被燒損,可能造成功率因數(shù)過(guò)引、償而被罰款;另外,無(wú)源濾波器不能受控,因此隨著時(shí)間的推移,配件老化或電網(wǎng)負(fù)載的變動(dòng),會(huì)使諧振頻率發(fā)生改變,濾波效果下降。更重要的是無(wú)源濾波器只能過(guò)濾一種諧波成份(如有的濾波器只能濾除三次諧波),假如過(guò)濾不同的諧波頻率,則要分別用不同的濾波器,增加設(shè)備投資。

  2、減少回路的阻抗及切斷傳輸線路法

  諧波產(chǎn)生的根本原因是由于使用了非線性負(fù)載,因此,解決的根本辦法是把產(chǎn)生諧波的負(fù)載的供電線路和對(duì)諧波敏感的負(fù)載的供電線路分開。由于非線性負(fù)載引起的畸變電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生一個(gè)畸變電壓降,而合成的畸變電壓波形加到與此同一線路上所接的其它負(fù)載,引起諧波電流在其上流過(guò)。因此,減少諧波危害的措施也可從加大電纜截面積,減少回路的阻抗方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前,國(guó)內(nèi)較多采用提高變壓器容量,增大電纜截面積,非凡是加大中性線電纜截面,以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護(hù)元件等辦法,但此種方式不能從根本上消除諧波,反而降低了保護(hù)特性與功能,又加大了投資,增加供電系統(tǒng)的隱患?梢詫⒕性負(fù)載與非線性負(fù)載從同一電源接口點(diǎn)(PCC)就開始分別的電路供電,這樣可以使由非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電壓不會(huì)傳導(dǎo)到線性負(fù)載上去。這是目前治理諧波問(wèn)題較為理想的解決方案。

  3、使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器

  綠色變頻器的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是:輸入和輸出電流都是正弦波,輸入功率因數(shù)可控,帶任何負(fù)載時(shí)都能使功率因數(shù)為1,可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內(nèi)置的交流電抗器,它能很好的抑制諧波,同時(shí)可以保護(hù)整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響,實(shí)踐表明,不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產(chǎn)生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾,在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器答應(yīng)的情況,降低變頻器的載波頻率。另外,在大功率變頻器中,通常使用12脈沖或18脈沖整流,這樣在電源中,通過(guò)消除最低次諧波來(lái)減少諧波含量。例如12脈沖,最低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類推,對(duì)于18脈沖,最低的諧波是17次和19次諧波。

  變頻器中應(yīng)用的低諧波技術(shù)可,歸納如下:①逆變單元的并聯(lián)多重化,采用2個(gè)或多個(gè)逆變單元并聯(lián),通過(guò)波形疊加抵消諧波分量。②整流電路的多重化,在PWM變頻器中采用121脈沖、18脈沖或者24脈沖的整流,以減少諧波。③逆變單元的串聯(lián)多重化,采用30脈沖的串聯(lián)逆變單元多重化線路,其諧波可減少到很小。④采用新的變頻調(diào)制方法,如電壓矢量的菱形調(diào)制等。目前,許多變頻器制造廠商已非常重視諧波問(wèn)題,在設(shè)計(jì)時(shí)已從技術(shù)手段上保證了變頻器的綠色化從而在根本上解決諧波問(wèn)題。


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