學(xué)術(shù)論壇科技資訊SCIENCE科技資訊變頻器諧波的產(chǎn)生和抑制趙建光（河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院054048）變頻器在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用因其節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流，大功率晶體管逆變。結(jié)果在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波，干擾供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

　　從結(jié)構(gòu)看來(lái)，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類(lèi)，間接變頻將工頻電流通過(guò)整流器變成直流，然后再經(jīng)過(guò)逆變器將直流變換成為可控頻率的交流。直接變頻器則將工頻交流變換成可控頻率的交流，沒(méi)有中間的直流環(huán)節(jié)。它的每相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，正反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)荷上就獲得了交變輸出的電壓，輸出的電壓的幅值決定于整流裝置的控制角。頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率，目前應(yīng)用較多的是間接變頻器。

　　間接變頻器外部輸入工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開(kāi)關(guān)逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中，輸入的電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)，在逆變輸出回路中輸出電流信號(hào)是PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，對(duì)于GTR大功率逆變的元件其PWM的載波頻率為23kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM比較高載頻可達(dá)15kHz，同樣輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾，另外高次諧波電流還通過(guò)電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。

　　一般來(lái)講，變頻器的諧波危害對(duì)大容量的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對(duì)于系統(tǒng)容量相對(duì)容量比較小的系統(tǒng)，諧波的干擾就不可忽視，它對(duì)于公用的電網(wǎng)是一種污染會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的其他設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。

　　1諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、傳輸及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過(guò)中線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

　　諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過(guò)電流，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

　　3諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大的增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

　　諧波會(huì)對(duì)臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

　　變頻器方便、高效和巨大利益的同時(shí)。對(duì)電網(wǎng)注入了大量的諧波和無(wú)功功率，使電能質(zhì)量不斷的惡化。另一方面，隨著以計(jì)算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對(duì)公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來(lái)越高，許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)制定了各自的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也分別于1984年和1993通過(guò)了“電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定”和*GB/T-14549-93標(biāo)準(zhǔn)“，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。抑制諧波的基本思路有三種，其一裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波，其二是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波且可提高功率因數(shù)，其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制諧波，具體有以下幾種：變頻器的輸入側(cè)功率因數(shù)取決于裝置內(nèi)部的AC/DC變換電路系統(tǒng)，可利用并聯(lián)功率因數(shù)校正DC電抗器，電源側(cè)串聯(lián)AC電抗器的方法，使進(jìn)線電流的波形畸變大約降低30%?50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

　　裝設(shè)有源電力濾波器除了傳統(tǒng)的LC調(diào)試濾波器目前還在應(yīng)用外，目前諧波抑制的一個(gè)重要趨勢(shì)是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實(shí)時(shí)從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等，方向相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，其特性不受系統(tǒng)的影響，無(wú)諧波放大的危險(xiǎn)，因而倍受關(guān)注。

　　在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方法。

　　12相脈沖整流波形畸變大約為10%?15%，18相脈沖整流的波形畸變約為3%較高。

　　目前市場(chǎng)上有很多專(zhuān)門(mén)用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波組件。這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾的能力，同時(shí)還具有防用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對(duì)各類(lèi)用電設(shè)備有很多好處。

　　大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。幾千瓦到幾百千瓦的高功率因數(shù)整流器主要采用PWM逆變器可構(gòu)成四象限交流調(diào)速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)較高，還可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，代表了這一技術(shù)的發(fā)展方向。

　　六、加大信貸支持力度。各銀行和非銀行金融機(jī)構(gòu)，要積極發(fā)展面向個(gè)體私營(yíng)企業(yè)的貸款零售業(yè)務(wù)，開(kāi)辦融資租賃、公司理財(cái)和賬戶(hù)托管等業(yè)務(wù)。允許民營(yíng)企業(yè)用房產(chǎn)、土地使用權(quán)、有效證券和無(wú)形資產(chǎn)作抵押取得貸款。

　　七、完善中小企業(yè)信用擔(dān)保體系，政府加大對(duì)中小企業(yè)擔(dān)保資金的投入，實(shí)現(xiàn)在擔(dān)保資金結(jié)構(gòu)上的多元化，完善和擴(kuò)大擔(dān)保機(jī)構(gòu)的功能和服務(wù)范圍。大力支持具備條件的民營(yíng)企業(yè)國(guó)內(nèi)外上市融資、發(fā)行企業(yè)債券。積極搭建產(chǎn)權(quán)交易、股份托管、質(zhì)押典當(dāng)?shù)鹊胤叫再Y本交易市場(chǎng)，健全產(chǎn)權(quán)交易規(guī)則和監(jiān)管制度，推動(dòng)產(chǎn)權(quán)順暢流轉(zhuǎn)，合理有效地利用民間資本。

　　八、嚴(yán)格清理行政、事業(yè)收費(fèi)項(xiàng)目，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和收費(fèi)范圍，除國(guó)家法律法規(guī)和國(guó)務(wù)院財(cái)政、價(jià)格主管部門(mén)規(guī)定的收費(fèi)項(xiàng)目外，任何部門(mén)和單位無(wú)權(quán)向個(gè)體工商戶(hù)、民營(yíng)企業(yè)強(qiáng)制收取任何費(fèi)用。收費(fèi)一律履行“兩證一卡”制度，實(shí)行收費(fèi)公示制度，并一律按比較低限額收取，強(qiáng)化收費(fèi)行為約束。對(duì)違反規(guī)定的收費(fèi)和搭車(chē)收費(fèi)，企業(yè)和個(gè)體工商戶(hù)有權(quán)拒繳并向紀(jì)檢、監(jiān)察、物價(jià)部門(mén)舉報(bào)。

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