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電能質(zhì)量
專家診治

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變頻器的工作原理及其諧波產(chǎn)生與治理（一）

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2017-05-25分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂3

采用變頻器驅(qū)動的電動機(jī)系統(tǒng)，因其節(jié)能效果顯著、調(diào)節(jié)方便維護(hù)簡單，而在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在人民享受它便捷的同時，變頻器帶來的干擾問題受到越來越多的技術(shù)人員關(guān)注。世界許多國家都對諧波問題發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國家標(biāo)準(zhǔn)，由專業(yè)機(jī)構(gòu)指定限制限制諧波的規(guī)定。世界各國縮制定的諧波標(biāo)準(zhǔn)大豆比較接近。我國國家技術(shù)監(jiān)督局與1993年發(fā)布了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》，該標(biāo)準(zhǔn)自1994年3月1日起開始實(shí)施。

一、變頻器原理及其諧波的產(chǎn)生

變頻器時工業(yè)調(diào)速領(lǐng)域中應(yīng)用叫廣泛的設(shè)備之一，目前已在石化企業(yè)大量使用。變頻器一般采用交—直—交結(jié)構(gòu)（如圖一所示），它是把工頻（50HZ）變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。其中控制電路完成對主電路的控制，變頻調(diào)速裝置用于交流異步電動機(jī)的調(diào)速，調(diào)速范圍廣、節(jié)能顯著、穩(wěn)定可靠。

領(lǐng)步變頻器諧波治理

眾所周知，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電源的頻率是線性關(guān)系。

變頻器就是利用這一原理將50HZ的工頻電通過整流和逆變轉(zhuǎn)換為可調(diào)防線的交流電源。變頻器輸入部分為整流電路，輸出部分為逆變電流，這些都是由非線性原件組成的。在開斷過程中，其輸入端和輸出端都會產(chǎn)生高次諧波。另外變頻器輸入端的諧波還會通過輸入電源線對公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

從結(jié)構(gòu)上來看，變頻器有簡介變頻器和直接變頻器之分。目前應(yīng)用較多的還是間接變頻器。間接變頻器主要電路為交—直—交，外部輸入380V/50HZ工頻電源，經(jīng)三相橋式不可控整流成直流電壓，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流信號。

在電力電子裝置大量應(yīng)用后，電力點(diǎn)在裝置成為Z主要的諧波源。

變頻器輸入測產(chǎn)生諧波機(jī)理：對于變頻器而言，只要是電源側(cè)有整流回路的，都將產(chǎn)生因非線性引起的諧波。

二、諧波的危害

一般來說，變頻器對容量相對較大的電力系統(tǒng)影響不是很明顯，而對于容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾不可忽視，諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，給周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設(shè)備帶來危害。諧波污染對電力系統(tǒng)的危害嚴(yán)重性主要表現(xiàn)在：

1、諧波對供電線路產(chǎn)生了附加諧波損耗

由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使線路電阻隨頻率增加而提高，造成電能浪費(fèi)：由于中性線正常時流過電流很小，故其導(dǎo)線較細(xì)，當(dāng)大量的三次諧波電流流過中性線時，會使導(dǎo)線過熱、絕緣老化、壽命縮短、損壞甚至發(fā)生火災(zāi)。

2、諧波影響各種電氣設(shè)備正常工作

對發(fā)電機(jī)的影響除產(chǎn)生附加功率損耗、發(fā)熱、機(jī)械振動和噪聲和過電壓：對斷路器，當(dāng)電流波形過零點(diǎn)時，將使開斷困難，并且鹽城故障電流的切除時間。

3、諧波使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振

工頻下，系統(tǒng)裝設(shè)的各種用途的電容器其電路比系統(tǒng)中的感抗要大得多，不會產(chǎn)生諧振，但諧波頻率時，感抗值成倍增加而容抗值成倍減少，這就有可能出現(xiàn)諧振，諧振將放大諧波電流，導(dǎo)致電容器等設(shè)備被燒毀。

4、諧波容易引起嚴(yán)重事故

引起公共電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

5、諧波將使繼電保護(hù)和自動裝置出現(xiàn)誤動作

諧波將使繼電保護(hù)器和自動裝置出現(xiàn)誤動作，并使儀表和電能計(jì)量出現(xiàn)較大誤差；諧波對其它系統(tǒng)及用戶危害很大：如對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者出現(xiàn)噪聲，降低通信質(zhì)量，重者丟失信息，是通信系統(tǒng)無法正常工作；影響電子設(shè)備工作精度，使精密機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量降低；設(shè)備壽命縮短，家用電器工況變壞等。

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