电流谐波抑制
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KW THDI(%) KW THDI(%) KW THDI(%) 0.75 183.36 18.5 76.58 90 96.47 1.5 165.42 22 72.96 110 88.69 2.2 157.19 30 64.32 132 81.09 3 147.58 37 69.23 160 68.18 4 142.05 45 66.91 200 64.09 5.5 169.25 55 75.09 250 57.24 7.5 160.87 75 70.13 280 53.99 11 153.81 315 50.13 15 146.68 无电抗器 内置1％电抗器 无电抗器
未来的 IEC 61000-3-12 – 更加适用于变频器，将取代 IEC 61000-3-4 – 本标准已经经常纳入考虑
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7
电流谐波标准之术语
标准所提供的THD的限值与电源的阻抗有关（这样与短路电流有关）. 短路功率 ( Ssc) 三相短路功率的值通过标称系统电压Unominal 和设备公共耦合点 (PCC)的阻抗Z计算获得 Ssc = U² nominal / Z 设备的视在标称功率 ( Sequ) 通过标称线电流 Iequ 和标称电压 Up (单相) 或 Ui (相间). Sequ = Up Iequ ，单相设备 Sequ = 3 Ui Iequ ，平衡三相设备
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10
削弱谐波的可选方案
电抗器 无源滤波器
有源前端滤波器
十二脉冲整流和十八脉冲整流 整套装置的一体化解决方案
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11
电抗器
电抗器的作用是平滑了电流波形，从而抑制了谐波畸变。 可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧 的直流电抗器。
变频器的电流谐波对策
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2005/11/15
内容
电流谐波的产生 谐波的影响 谐波标准 谐波抑制的方法 IEEE-519标准及其对策 谐波抑制方法比较 总结
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2
变频器的输入电流波形
通用低压变频器实际上是一种交-直-交型电源变换器，其前半部分 是整流器，先将三相或单相交流电源通过不可控（全二极管）或 半可控（三个二极管和三个晶闸管）整流桥整流成为直流。 在稳定运行的情况下，变频器的进线每相电流的波形如图所示， 其幅值由负载决定，也与电容值有关。 该波形可以分解为基波和各次谐波。 由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的 倍数，只有6m+1/6m-1，为 5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,49,… 谐波的次数越高，幅值越小。
Irms 1 THDI 2
Cos 1 THDI 2
D
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5
变频器谐波典型值
不采取任何滤波措施 0.75-15KW >100% 18.5-30KW 80-100% 37-110KW 60-80% 132KW及以上 50－70％ 例如ATV38在不加外置进线电抗器的情况下的谐波含量大致为：
短路比 ( Rsce) – Rsce = Ssc / 3 *Sequ ，单相设备 – Rsce = Ssc / Sequ ，三相设备
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8
电流谐波标准
对每相Irms > 16A 的变频器的标准 IEC 61800-3 指技术报告 IEC 61000-3-4:
平衡三相设备的电流发射限制
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6
电流谐波标准
IEC/EN61800-3 应用于变速驱动装置 指几个基本的标准，与变频器的功率额定值有关
所有这些标准应用于第一类环境“民用” 对第二类环境“工业”目前没有标准
标准:
IEC 61000-3-2: – I< 16A 每相，对非专业设备，如脚踏车（跑步机？） 很少遵守 (成本太 高) IEC 61000-3-4: – 16A < I < 75A 每相，对专业或非专业设备 – I < 16A 每相，对专业设备，例如面包机
在特定条件下三相平衡配电网络的电流发射限制
I5
0
5 - 180°
最小 Rsce
谐波次数的等级
允许的总的 电流畸变率% I13 2 10 THD 13 48 PWHD 22 46
In/I1*%
I5 33 120 * 10.7 40 I7 7.2 25 I11 3.1 15
I1 = 基准基波电流; In = 谐波电流分量
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9
电流谐波标准
每相电流16A < Irms < 75A的变频器的标准
Up1
未来的 IEC61000-3-12 相对于IEC6100-3-4更加适用于交流变频器 – 如果线路电流的5次谐波相对于基波电压的相移： 90° < < 150°则变压器的损耗较低. – 那么对于一个等效的Rsce，变频器允许的THID可以较高. – 例如 : 相对于IEC61800-3-4标准, 针对THID＝ 48%， Rsce从350减少到 120
=
+
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3
电流谐波的衡量
总的电流谐波畸变率 (THDI) • THDI = 谐波大小相对于基波信号大小的百分比
2 2 2 I2 I 32 I 4 ..I n I1
THDI
谐波通过频谱分析仪测量或计算获得
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4Leabharlann Baidu
电流谐波的危害
电流谐波产生功率损耗和干扰 总的输入电流方均根值的增加 (可达 50%) 电源的电压畸变 (电压谐波) 功率因数的降低 变压器，电缆，其它电气元件的过载… 对周围敏感设备的干扰 整流桥和变频器电容的过载 功率因数校正电容的过载 谐振的危险 例如对功率因数的影响： 输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步 ”，相移角基本为零，而相移系数CosPhi=1。 考虑谐波产生的无功的影响，功率因数为D。 如果不采取任何措施，D=0.90--0.92 谐波产生功率损耗和干扰
未来的 IEC 61000-3-12 – 更加适用于变频器，将取代 IEC 61000-3-4 – 本标准已经经常纳入考虑
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电流谐波标准之术语
标准所提供的THD的限值与电源的阻抗有关（这样与短路电流有关）. 短路功率 ( Ssc) 三相短路功率的值通过标称系统电压Unominal 和设备公共耦合点 (PCC)的阻抗Z计算获得 Ssc = U² nominal / Z 设备的视在标称功率 ( Sequ) 通过标称线电流 Iequ 和标称电压 Up (单相) 或 Ui (相间). Sequ = Up Iequ ，单相设备 Sequ = 3 Ui Iequ ，平衡三相设备
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削弱谐波的可选方案
电抗器 无源滤波器
有源前端滤波器
十二脉冲整流和十八脉冲整流 整套装置的一体化解决方案
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电抗器
电抗器的作用是平滑了电流波形，从而抑制了谐波畸变。 可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧 的直流电抗器。
变频器的电流谐波对策
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2005/11/15
内容
电流谐波的产生 谐波的影响 谐波标准 谐波抑制的方法 IEEE-519标准及其对策 谐波抑制方法比较 总结
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变频器的输入电流波形
通用低压变频器实际上是一种交-直-交型电源变换器，其前半部分 是整流器，先将三相或单相交流电源通过不可控（全二极管）或 半可控（三个二极管和三个晶闸管）整流桥整流成为直流。 在稳定运行的情况下，变频器的进线每相电流的波形如图所示， 其幅值由负载决定，也与电容值有关。 该波形可以分解为基波和各次谐波。 由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的 倍数，只有6m+1/6m-1，为 5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,49,… 谐波的次数越高，幅值越小。
Irms 1 THDI 2
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变频器谐波典型值
不采取任何滤波措施 0.75-15KW >100% 18.5-30KW 80-100% 37-110KW 60-80% 132KW及以上 50－70％ 例如ATV38在不加外置进线电抗器的情况下的谐波含量大致为：
短路比 ( Rsce) – Rsce = Ssc / 3 *Sequ ，单相设备 – Rsce = Ssc / Sequ ，三相设备
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电流谐波标准
对每相Irms > 16A 的变频器的标准 IEC 61800-3 指技术报告 IEC 61000-3-4:
平衡三相设备的电流发射限制
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电流谐波标准
IEC/EN61800-3 应用于变速驱动装置 指几个基本的标准，与变频器的功率额定值有关
所有这些标准应用于第一类环境“民用” 对第二类环境“工业”目前没有标准
标准:
IEC 61000-3-2: – I< 16A 每相，对非专业设备，如脚踏车（跑步机？） 很少遵守 (成本太 高) IEC 61000-3-4: – 16A < I < 75A 每相，对专业或非专业设备 – I < 16A 每相，对专业设备，例如面包机
在特定条件下三相平衡配电网络的电流发射限制
I5
0
5 - 180°
最小 Rsce
谐波次数的等级
允许的总的 电流畸变率% I13 2 10 THD 13 48 PWHD 22 46
In/I1*%
I5 33 120 * 10.7 40 I7 7.2 25 I11 3.1 15
I1 = 基准基波电流; In = 谐波电流分量
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电流谐波标准
每相电流16A < Irms < 75A的变频器的标准
Up1
未来的 IEC61000-3-12 相对于IEC6100-3-4更加适用于交流变频器 – 如果线路电流的5次谐波相对于基波电压的相移： 90° < < 150°则变压器的损耗较低. – 那么对于一个等效的Rsce，变频器允许的THID可以较高. – 例如 : 相对于IEC61800-3-4标准, 针对THID＝ 48%， Rsce从350减少到 120
=
+
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电流谐波的衡量
总的电流谐波畸变率 (THDI) • THDI = 谐波大小相对于基波信号大小的百分比
2 2 2 I2 I 32 I 4 ..I n I1
THDI
谐波通过频谱分析仪测量或计算获得
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电流谐波的危害
电流谐波产生功率损耗和干扰 总的输入电流方均根值的增加 (可达 50%) 电源的电压畸变 (电压谐波) 功率因数的降低 变压器，电缆，其它电气元件的过载… 对周围敏感设备的干扰 整流桥和变频器电容的过载 功率因数校正电容的过载 谐振的危险 例如对功率因数的影响： 输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步 ”，相移角基本为零，而相移系数CosPhi=1。 考虑谐波产生的无功的影响，功率因数为D。 如果不采取任何措施，D=0.90--0.92 谐波产生功率损耗和干扰