如何抑制变频器的有害谐波

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如何抑制变频器的有害谐波

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谐波的传播途径是传导和辐射，解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离；解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。
具体常用方法：
(1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。
# m) G( d* j6 D9 f(2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。
& N* F( `+ r, Z' s9 R" X) U(3)电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。
/ ?6 n1 j1 Q& ]) {9 B, C0 A(4)信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离(至少20cm以上)，切断辐射干扰。
! s- Z3 w5 |( m, Q(5)变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。

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我国由技术监督局于1984年和1993年分别发布了“电力系统谐波管理规定”和国家标准(GB/T14549-93)<<电能质量公用电网谐波>>,用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。消除变频器谐波对电网和电气设备的干扰,采取的主要措施是:
. q7 N' G9 Y+ o( T3 E+ J1 B9 t* k　　(一)隔离干扰源,减少谐波侵入
. Y4 q: K+ _; M0 K/ l+ u9 e　　常用方法有:1.变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流。 2.电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆,并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设,避免辐射干扰。3.变频控制系统的信号线要很好地绝缘,应采用屏蔽线。4.变频器应使用可靠地专用工作接地线,它分为电源地、信号地、屏蔽地。5.对于装设多台变频器的场合,可各配专用的变压器,利用输入变压器相位错开的方法抑制高次谐波。
　　(二)改造电力电子装置,减少谐波含量
6 i  f, U9 z8 e& W2 A　　减少谐波含量主要是从变流装置本身出发,通过变流装置的结构设计和增加辅助控制策略来减少或消除谐波,目前采用的技术主要有:1.在变频器交流输入侧设置交流电抗器,增大整流阻抗使整流重叠角增大,减小高次谐波。2.在整流桥和滤波电容之间串联直流电抗器进行滤波,提高功率因素。3.应用多重脉冲整流技术,采用移相多重法、顺序控制和非对称控制多重化等方法,达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。4.采用更高频率的开关元件、变频器输出端加装滤波器,降低PWM控制的输出波形中所含有的交流谐波成分,用随机法调节切换频率和闭环控制控制PWM输出波形的各个转换时刻,保证四分之一波形的对称性。
! }! i4 z" S. y% l" Q5 _, Y　　(三)安装电力滤波器,提高滤波性能
　　在低压电网中,当谐波电流畸变率THD_I>10%,或谐波电压畸变率THD_V>3%时,电力滤波器能有效地抑制谐波的传导干扰。
　　1.无源电力滤波器(PPF)。无源电力滤波器即利用电容和电抗器组成LC调谐电路,在系统中能够为谐波提供并联低阻通路,起到滤波作用;同时,利用电容还能补偿无功功率,改善电网的功率因数。无源滤波器因其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低,适用于稳定、不改变的系统。但缺点是只能滤除特定次谐波,过载能力小,稳定性较差,体积大,损耗大等。
9 }" H0 G& \' d/ D/ G5 ]　　2.有源谐波调节器(APF)。有源电力滤波器利用脉冲宽度调制(PWM)控制技术对电流频率和幅值都变化的谐波进行实时跟踪补偿,修正电流波形,提高功率因数,有效地抑谐波制,是目前最有效的一种滤波技术。但是有源电力滤波器有容量大、成本高的缺点,在广泛使用上受到一定的限制。
　　3.混合型电力滤波器。为了充分发挥有源电力滤波器补偿性能好的优点,克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点,目前,在谐波治理方面,出现了无源滤波器与有源滤波器互补混合使用的方式。它采用开关频率较低的IGBT构成的逆变器来进行无功补偿,由开关频率高,耐压较低的MOSFET构成的逆变器进行谐波电流补偿,高频逆变器的输出侧采用变压器隔离,可消除大部分干扰,使整个系统获得良好的性能。