變頻器是工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備。由于變頻器大功率二極管整流及大功率晶體管逆變過(guò)程中在輸入輸出回路產(chǎn)生高次諧波電流，從而對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。
北京貨架廠以變頻器為代表的電力電子裝置是公用電網(wǎng)中最主要的諧波源之一，其所產(chǎn)生的“諧波污染”已經(jīng)成為阻礙電力電子技術(shù)自身發(fā)展的重大障礙。
抑制變頻器在電力系統(tǒng)的“諧波污染”，可以減少諧波電流通過(guò)輸電線路及元件所產(chǎn)生的附加功率損耗，提高電網(wǎng)設(shè)備效率，避免設(shè)備過(guò)熱損壞；還可以消除電力系統(tǒng)中的串、并聯(lián)諧振，避免電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置和繼電器保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作，保證電氣設(shè)備正常工作。另一方面，抑制“諧波污染”還能減少諧波對(duì)通訊及電子設(shè)備的干擾。
1諧波產(chǎn)生的原因諧波產(chǎn)生的根本原因在于負(fù)載中的非線性，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，從而形成非正弦電流而產(chǎn)生諧波。
變頻器的主電路一般由交一直一交構(gòu)成，當(dāng)外部輸入380V/50Hz工頻電源后，由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(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波。諧波是正弦波，具有不同的頻率、幅度與相角，又區(qū)分為偶次和奇次性。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱關(guān)系，偶次諧波被消除，只有奇次諧波存在，因此，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。對(duì)于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是60 n*1次諧波，例如7、11、1又17、19次等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。
在逆變輸出回路中，輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形。GTR大功率逆變?cè)WM的載波頻率為23 kHzIGBT大功率逆變?cè)腜WM最高載頻15kH%同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含基波和其他各次諧波。
2諧波的危害與一般無(wú)線電電磁干擾一樣，變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)傳導(dǎo)、電磁輻射和感應(yīng)偶合三種方式對(duì)電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染。
21對(duì)變壓器的危害諧波可以使變壓器的銅耗、鐵耗及噪聲增大，特別是3次諧波及整數(shù)倍的諧波，危害更大。對(duì)于三角形連接的變壓器，諧波會(huì)在其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱；對(duì)于全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點(diǎn)接地而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大時(shí)，或者變壓器裝有中性點(diǎn)接地的并聯(lián)電容器時(shí)，可能形成3次諧波諧振而使變壓器附加損耗增加。
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北京貨架廠對(duì)電力電纜的危害由于諧波頻率高，導(dǎo)線的集膚效應(yīng)會(huì)使諧波電阻的增加比基波電阻的增加大，從而使附加線路損耗增大。除此之外，諧波還可能引起電壓波形出現(xiàn)尖峰，使介質(zhì)損耗增加和溫升增高，引起浸漬絕緣的局部放電，加速電纜的老化，縮短電纜的使用壽命。
電纜的額定電壓越高，諧波對(duì)電纜的危害越大。電纜的分布電容對(duì)諧波電流有放大作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成絕緣擊穿的事故。
23對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害主要是產(chǎn)生附加損耗，造成電機(jī)效率降低，機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。由于集膚效應(yīng)、磁滯、渦流的存在，隨著頻率的增高，而使在電動(dòng)機(jī)的鐵芯和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。由于電動(dòng)機(jī)的功率不能按發(fā)熱情況進(jìn)行調(diào)整，所以，由諧波引起的電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負(fù)序電壓來(lái)考慮的。試驗(yàn)表明，建材技術(shù)與應(yīng)用：h20*6〖emic電動(dòng)機(jī)在額定功率下持續(xù)承受3%額定電壓的負(fù)序電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命要減少1/2>所以，國(guó)際上一般建議電動(dòng)機(jī)在持續(xù)工作條件下所承受的負(fù)序電壓不宜超過(guò)額定電壓的2%. 24對(duì)低壓開關(guān)的危害對(duì)配電用斷路器而言，諧波電流可導(dǎo)致全電磁型的斷路器鐵耗大和發(fā)熱，也能導(dǎo)致電子型的斷路器額定電流降低。
25對(duì)通訊系統(tǒng)的危害諧波干擾會(huì)引起通訊系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲，降低通話的清晰度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成信號(hào)的丟失。在諧波和其基波頻率的共同作用下，干擾可能導(dǎo)致電話鈴的非正常開啟，并威脅通信設(shè)備和人身的安全。高壓直流換流站（HDDC）換相過(guò)程中產(chǎn)生的電磁噪聲（3~10kHZ）也會(huì)干擾電力載波通信的正常工作，使利用載波工作的閉鎖裝置和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作失誤，中斷電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
6對(duì)用電設(shè)備的危害諧波會(huì)使電視機(jī)、微型電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)圖形畸變、亮度波動(dòng)和元器件發(fā)熱問(wèn)題，造成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤；對(duì)裝有啟動(dòng)鎮(zhèn)流器或用于提高功率因數(shù)的電容器的熒光燈和汞燈，諧波產(chǎn)生的諧振可造成鎮(zhèn)流器或電容器的過(guò)熱損壞，也可造成采用晶閘管的變速裝置控制回路出現(xiàn)誤動(dòng)作、產(chǎn)生誤觸發(fā)問(wèn)題。
3諧波的抑制1LC無(wú)源濾波法LC無(wú)源濾波器是一種常用的諧波補(bǔ)償裝置，原理是利用LC諧振回路抑制向電網(wǎng)注入的諧波電流，當(dāng)諧振回路的諧振頻率和某一高次諧波電流的頻率相同時(shí)，就能將該次諧波電流濾除。由多個(gè)不同諧振頻率組成的諧振回路，就能濾除多個(gè)高次諧波電流。
32靜止無(wú)功補(bǔ)償法方法是在電網(wǎng)側(cè)投入無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）補(bǔ)償由諧波造成的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)。傳統(tǒng)的用固定電容器和晶閘管控制電抗器的無(wú)功補(bǔ)償裝置己經(jīng)落后，代之為采用GTO構(gòu)成的換向變流器（通常稱為靜止無(wú)功發(fā)生器或SVG）跟蹤電網(wǎng)無(wú)功及諧波波動(dòng)的補(bǔ)償裝置，其作用有：①在線實(shí)時(shí)自動(dòng)控制補(bǔ)償量，保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，減少電壓畸變；②吸收動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，減少損耗，提高功率因數(shù)；③吸收高次諧波，減少諧波公害，補(bǔ)償三相負(fù)荷的不平衡性，提高供電系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)穩(wěn)定性及供電質(zhì)量。www.ptfjtfx.cn
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