变频器输入输出端谐波治理解决方案

变频器是AC电动机控制设备常用的元件之一。变频器是一种理想的调速产品，主要用于交流电动机转速的调节。变频器不仅具有优良的调速性能，在合理选用时还能带来明显的节能效果。这个特性使得变频器不仅在相关工业行业，而且在家电行业等众多领域也得到了宽泛应用。然而随着变频器使用越来越普遍，大量的谐波电流随之产生并注入电网，造成电能质量大幅下降，给电网和电力用户带来严重危害。伊莱电抗器和滤波器可以减少线路中的谐波和变频器输出对电机的影响。变流技术用电力电子器件构成各种电力变换的电路，对电路进行控制，以及用这些技术构成更为复杂的电力电子装置和系统。按其结构形式，有交交变频器和交直交变频器种。 变频器的输入部分是整流电路，输出部分是逆变电路，一般采用电力电子开关器件，这些器件高速开关会产生高次谐波电流。变频器的谐波电流不仅会影响输出端的电动机正常工作，也会通过输入端电源线危害电网。交直交变频器是现阶段主流产品，而在交直交变频器中以PWM变频器应用较普遍。交直交变频器结构简图如图所示，主电路包括个部分：整流部分、中间直流滤波环节和逆变部分。 变流技术电能质量解决方案示意图：变频器运行输入端的谐波影响电机通过变频器以PWM脉动的方式与电网发生能量交换，这种电流需求使变频器在电源侧产生了明显的电流畸变和电压下凹，从而产生了大量的谐波电流和谐波电压。如图所示，常用的交直交电压型变频器的输入部分是将交流带能源转换为直流带能源的整流电路。由于整流器与逆变器之间有大的电容并联，电源供给变频器的电流实际上是电容的充放电电流。只有当电源电压大于电容电压才进行充电，其他时间放电，因此输入电流发生严重畸变，有原本的正弦波变成含有大量谐波的畸变波形。由于发生波形畸变，产生了输入谐波，加上整流器产生的谐波，返回上一级供配电系统并对接于同一电源的设备带来过热、噪声、误动作等不良影响，造成对电网的污染：① 谐波对供电线路的影响谐波增加了供电线路的损耗，是线路寿命下降，谐波的影响将使电缆的使用寿命平均下降约%。② 谐波对周边电气设备的影响谐波通过电网传到到其他的用电设备，影响许多电气设备的正常工作例如，对变压器而言，将导致产生附加损耗，从而引起过热、绝缘介质老化加速，铁芯产生磁滞伸缩和噪声、电抗器产生振动和噪声；对旋转电动机而言，将使电动势效率降低，发热增加、使用寿命缩短；对断路器而言，其灵敏度可能下降，切除故障和人身危害。对供电线路上的电力电容器而言，谐波导致电流放大并流入电容器，可能导致电容器过热及绝缘损坏。③ 谐波对继电保护和自动装置的影响谐波会使继电保护和自动装置出线异常跳闸，并影响仪表的准确度，影响其正常工作。例如，供配电系统的中高压电力线路与电力变压器监测和保护一般此阿勇电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器。但当系统存在较高的谐波电流时，电磁式与感应式继电器经常误动作，使继电保护形同虚设，供配电系统的保护系统受到破坏，安全受到威胁。④ 谐波对其他系统的危害高次谐波产生的电磁辐射会是变频器附近的控制信号、监测信号、通信信号和弱电信号等受到干扰，导致控制系统工作异常或者监测信号无法正确传输。变频器运行输出侧的谐波影响谐波对电动机的影响主要有：电动机因为谐波产生热效应，从而影响点击寿命；带来谐波损耗，降低了电动机的效率；产生转矩脉动，影响电动机在低频段运行，电机甚至不能正常工作。 谐波电流是电动机产生谐波转矩，当传动系统机械部分的固有振动频率与脉动转矩频率一致时，由于共振放大，可能产生很大的振动。这种共振现象通常发生于逆变器频率在HZ以下，也就是低频转矩脉动效应。上文分析可以看出，谐波使电网有了附加损耗，变频器大量使用使电网存在大量的谐波，严重影响供电质量和电机使用。我们应该看到变频器节能的同时，也应该考虑一下它所带来的损耗。同时在工程设计中，积极地提出并良好的应用谐波遏制的方法，从而减少损耗，降低电流谐波总畸变率THD。下面简述几种谐波遏制的方法：伊莱的电抗器和滤波器可以减少或削弱线路中的谐波和变频器输出对电机的影响。、在变频器输入端：串联台交流输入电抗器；EMI输入滤波器、谐波滤波器、LCL滤波器、在变频器输出端：串联台交流输出电抗器；EMI输出滤波器、正弦波滤波器、DVDT滤波器及输出变压器等，对于谐波产品的组合应用，可将负载距离延长大于KM，频率可达到几十KHZ。、采用铠装电缆连接电动机与变频器或者电缆穿钢管敷设，强电电缆和弱电线缆同路敷设时需保持一定距离，降低线路干扰。、与变频器连接或临近信号线缆，尽量采用屏蔽线。变频器的大量使用对电网的污染越来越严重，谐波是根源之一，本文从变频器输入端输出端分别分析了谐波带来的影响与危害。故在变频器使用中，应综合考虑使用变频器的利弊，并采用适当的谐波遏制措施，是变频器成为真正使用的电机调速产品。

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