变频器谐波的治理与设备级滤波器的要求
低压变频器谐波产生机理和治理方法
低压变频器谐波产生机理和治理方法低压变频器是一种将交流电转换为可变频率、可变幅度交流电的电力电子设备，广泛应用于工矿生产、建筑、交通、机械等领域。
然而，低压变频器的使用会产生谐波问题，给用电设备和电网带来不利影响。
本文将主要介绍低压变频器谐波产生机理和治理方法。
1.非线性负载：低压变频器工作时会导致负载电流的非线性变化，使输入电流产生谐波波形，从而产生谐波。
2.绕组不平衡：低压变频器内部绕组的不平衡会导致谐波，这是由于线圈的不平衡将使线圈中存在电容和自感成分，从而产生谐波。
3.整流装置：低压变频器内部的整流装置会导致电流的非线性变化，从而产生谐波。
1.使用谐波滤波器：谐波滤波器是对低压变频器所产生的谐波进行衰减的设备。
谐波滤波器一般可分为被动谐波滤波器和主动谐波滤波器两种。
被动谐波滤波器是通过在谐波频率上接入谐波电路来达到谐波衰减的目的；主动谐波滤波器则是通过控制器来生成具有与谐波相反相位的电压来对谐波进行抵消。
2.接地处理：对变频器的各个全流程进行接地处理是有效减小谐波问题的方法。
可以采用不同的接地方式，如单点接地、多点接地等。
3.优化调试：低压变频器在设计和调试时，可以通过优化参数等手段来减小谐波问题。
例如优化电源分配、进行适当的线路匹配等。
4.加装隔离变压器：隔离变压器可以有效隔离谐波，减小谐波的影响。
一般来说，低压变频器的输出端加装隔离变压器是有效控制谐波的方法之一综上所述，低压变频器谐波的产生机理主要包括非线性负载、绕组不平衡和整流装置等方面，而治理谐波问题则可以采取谐波滤波器、接地处理、优化调试和加装隔离变压器等方法。
这些方法的使用可以有效地减小低压变频器谐波问题的影响，保障用电设备和电网的正常运行。
变频器谐波治理方案
变频器谐波治理方案变频器是现代电力传动系统中的核心，其优点包括高效率、低噪声、易于控制和维护。
然而，变频器也会产生谐波，这会给电力系统带来一些问题，如加剧电网电压畸变、损坏设备等。
因此，需要制定一些变频器谐波治理方案来解决这些问题。
第一种谐波治理方案是使用谐波滤波器。
这种方法是通过添加一个LC谐波滤波器来滤除变频器产生的谐波。
通过选用合适的谐波滤波器，可以有效地减少电网的谐波含量，从而达到谐波治理的目的。
然而，谐波滤波器的成本较高，其安装和调试也相对复杂，需要专业的工程师来完成。
第二种谐波治理方案是使用变频器自带的谐波控制技术。
现代变频器通常都具有谐波控制技术，可以通过自带的谐波控制回路来降低谐波含量。
这种方法不需要额外的滤波器，可以减少成本和安装难度。
但需要注意的是，这种方法只适用于小功率的变频器，对于大功率的变频器，谐波控制技术并不是非常有效。
第三种谐波治理方案是使用多电平变频器。
多电平变频器通过使用多级电路来减少谐波含量。
这种方法可以有效地降低谐波含量，并且具有较低的电磁干扰和噪声。
然而，多电平变频器的成本和体积都相对较大，需要更高的设计和维护技术。
第四种谐波治理方案是采用无谐波变频器。
无谐波变频器通过使用原理与多电平变频器相似的PWM调制技术来消除谐波。
这种方法可以有效地消除谐波含量，并且不需要使用谐波滤波器或谐波控制技术。
但需要注意的是，无谐波变频器通常成本较高。
综上所述，针对变频器产生的谐波问题，我们有多种谐波治理方案可供选择。
具体选用哪种方案需要根据不同的应用场合和需求综合考虑。
无论选择何种方法，都需要确保谐波含量在电网允许范围内，并且满足国家相关标准和法规的要求。
电力系统中谐波问题如何治理
电力系统中谐波问题如何治理在当今的电力系统中，谐波问题日益凸显，给电力设备的正常运行和电力质量带来了诸多挑战。
那么，究竟什么是谐波？它又是如何产生的？更重要的是，我们应该如何有效地治理它呢？首先，让我们来了解一下谐波的概念。
简单来说，谐波是指在电力系统中，电流或电压的频率不是基波频率（通常为 50Hz 或 60Hz）整数倍的分量。
这些谐波分量会导致电力系统中的电流和电压波形发生畸变，从而影响电力设备的性能和使用寿命。
谐波的产生原因是多种多样的。
其中，电力电子设备的广泛应用是主要原因之一。
例如，变频器、整流器、逆变器等在工作时会产生大量的谐波电流注入到电力系统中。
此外，电弧炉、电焊机等非线性负载也会产生谐波。
那么，谐波问题会给电力系统带来哪些危害呢？一方面，它会增加电力设备的损耗，导致设备发热、效率降低，缩短设备的使用寿命。
例如，变压器在谐波的作用下，铁芯损耗会显著增加，容易出现过热现象。
另一方面，谐波会影响电力系统的稳定性，可能导致继电保护装置误动作，影响电力系统的安全可靠运行。
同时，谐波还会对通信系统产生干扰，影响通信质量。
既然谐波问题如此严重，我们应该如何治理呢？目前，主要的治理方法可以分为无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波是一种传统的谐波治理方法，它通过电感、电容等无源元件组成滤波器，对特定频率的谐波进行滤波。
无源滤波器结构简单、成本较低，但存在一些局限性。
例如，它的滤波效果容易受到系统参数变化的影响，而且只能对固定频率的谐波进行有效滤波。
有源滤波则是一种较为先进的谐波治理技术。
它通过实时检测电力系统中的谐波电流，并产生与之大小相等、方向相反的补偿电流注入到系统中，从而实现谐波的动态补偿。
有源滤波器具有响应速度快、滤波效果好、能够适应系统参数变化等优点，但成本相对较高。
除了滤波技术，改善电力系统的设计和运行管理也是治理谐波的重要措施。
在电力系统规划和设计阶段，应合理选择电力设备，尽量减少非线性负载的接入。
电力系统的谐波滤波器设计与优化
电力系统的谐波滤波器设计与优化对于电力系统而言，谐波是一种普遍存在的问题。
谐波是指频率是基波频率的整数倍的电流或电压分量，它们会对电力设备和电网产生一系列不利的影响，如设备运行异常、系统能效降低等。
因此，为了保证电力系统的正常运行和有效利用电能，谐波滤波器的设计和优化变得至关重要。
谐波的源头很多，比如电弧炉、变频器、电子设备等。
这些设备会在电力系统中引入各种不同频率的谐波。
因此，在设计谐波滤波器之前，首先需要对电力系统进行谐波分析，确定谐波源和谐波频率。
谐波分析是确定谐波问题的基本步骤，它可以通过使用谐波分析仪或谐波扫频仪等专用设备来完成。
通过对电网进行频谱分析，可以得到电流和电压的频谱分布，从而识别谐波分量的频率和振幅。
这些数据将为后续的滤波器设计和优化提供重要的依据。
在设计谐波滤波器时，需要考虑多个因素，包括滤波器的类型、谐波频率的选择、滤波器的阻抗特性等。
滤波器的类型通常分为有源滤波器和被动滤波器两种。
有源滤波器采用主动元件（如晶体管、运算放大器等）来抵消谐波分量，具有更好的谐波抑制效果。
被动滤波器则通过电感、电容等被动元件来滤除谐波分量。
在选择谐波频率时，需根据谐波分析得到的结果来进行。
根据谐波分析的数据，可以选择合适的谐波分量进行滤波，因为不同频率的谐波对电力系统的影响程度不同。
常见的谐波频率有5次、7次、11次等，选取频率合适的谐波分量进行滤波，可以有效降低谐波对系统的影响。
另外，滤波器的阻抗特性也是设计过程中需要考虑的因素之一。
滤波器的阻抗特性应与电力系统的阻抗特性匹配，以保证滤波器的稳定性和工作效果。
阻抗匹配不良会导致滤波器无法有效抑制谐波分量，甚至对系统产生反作用。
除了设计谐波滤波器外，对滤波器进行优化也是提高滤波效果的关键。
优化的目标包括减小滤波器的尺寸、提高滤波器的效率以及降低滤波器的成本。
在实际应用中，可以通过合理选择滤波器元件的参数、优化滤波器的结构等方式来实现这些目标。
变频器谐波抑制方法
变频器谐波抑制方法对小容量的通用变频器，高次谐波很少成为问题，但当使用的变频器容量大或数量多时，往往就会产生高次谐波电流和高次谐波干扰问题，因此对于高次谐波先采取适当的对策和预防措施是非常重要的。
1. 改善变频器结构可以从变频器自身硬件结构或者整个变频系统的构建方式和设备选择等方面考虑，从根本上减少变频系统注入电网的谐波、无功等污染。
(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;(2) 在整流环节采用多重化技术，提高脉波数，可以有效地提高特征谐波次数，降低特征谐波幅值。
对于大容量晶闸管变频器可以采取这种方法，利用多重化抑制流向电源侧的高次谐波;(3) 采用高频整流电路，改善整流波形，提高功率因数，直流电压可调节;(4) 逆变环节采用高开关频率高的电力电子器件，如MOSFET，IGBT等，可以提高载波频率比，抑制变频器输出端的高频谐波。
(5) 在逆变环节采用多重化技术，提高脉波数，使输出的电流电压波形更加接近正弦波。
但重数越多电路越复杂，可靠性会随之降低，三重化电路可以兼顾输出波形质量和设备可靠性，较理想。
2. 采用合适的控制策略从变频器控制器这一点出发，可采用更合适的控制策略或者在原来的控制策略基础上作点优化和改进，原理上更大限度地减少谐波的产生。
以实际应用中常用的正弦脉宽调制法(SPWM)法和特定消谐法(SHE)法为例。
根据SPWM基本理论，当调制波频率为fr，载波频率为fc，载波频率比N=fc/fr，单极性SPWM控制在输出电压中产生N-3次以上的谐波，双极性SPWM控制在输出电压中产生N-2次以上的谐波。
比如，N=25，采用单极性SPWM控制，低于22次的谐波全被消除，采用双极性SPWM控制，低于23次的谐波全被消除。
但输出电压频率较高的时候，由于受到元件开关频率的限制，N值不可能大，SPWM 控制的优势就不太明显了，这个时候选择SHE法可以在开关次数相等的情况下输出质量较高的电压、电流，降低了对输入、输出滤波器的要求。
谐波治理方案
谐波治理方案1. 引言谐波电流是电力系统中的一种常见问题，特别是在有非线性负载的情况下。
谐波会导致电网中的电压畸变、设备损坏以及其他负面影响。
因此，为了保障电力系统的正常运行和设备的安全运行，需要实施谐波治理措施。
本文将介绍一种谐波治理方案，以减少电力系统中的谐波电流。
方案包括谐波源的识别、谐波电流监测与分析、谐波滤波器的设计与应用等内容。
2. 谐波源的识别在电力系统中，谐波源可能来自于各种非线性负载，例如电弧炉、变频器、电子设备等。
通过谐波源的识别，可以确定谐波的产生位置和程度，从而为后续的治理措施提供依据。
识别谐波源的方法可以采取谐波电流监测仪器进行实时监测和分析，也可以通过分析电力系统中各个非线性负载的谐波特性来确定谐波源。
根据谐波源的识别结果，可以制定相应的谐波治理方案。
3. 谐波电流监测与分析对谐波电流进行监测和分析是实施谐波治理的重要步骤。
通过谐波电流监测，可以了解电力系统中谐波的产生和传播情况，确定谐波电流的频谱特性。
在监测期间，需要采集电力系统中各个节点的电流数据，并对其进行分析。
谐波电流分析可以采用频谱分析方法，通过对电流信号进行傅里叶变换，得到电流在不同频率下的谐波分量。
分析结果可以帮助确定主要的谐波成分和谐波级别，为后续的治理方案设计提供依据。
4. 谐波滤波器的设计与应用谐波滤波器是减少电力系统谐波的一种常用设备。
根据谐波分析结果，可以设计合适的谐波滤波器，并将其应用于电力系统中，以降低谐波电流水平。
根据谐波分析结果，可以确定谐波滤波器的额定电流和安装位置。
一般来说，谐波滤波器应该安装在负载侧，使其能够尽量接近谐波源，以最大限度地降低谐波电流。
在谐波滤波器的设计过程中，需要考虑到谐波滤波器的阻抗特性和谐波滤波器的使用寿命等因素。
合理设计和应用谐波滤波器可以有效地减少电力系统中的谐波电流。
5. 结论谐波电流是电力系统中的常见问题，为了保障电力系统的正常运行和设备的安全运行，需要实施谐波治理措施。
16279 谐波滤波器规范
第16279章谐波滤波器规范1.0通则1.1本章概要说明因应厂务变频器设备之谐波抑制及滤波等材料、设备、施工及检验等相关规定。
承包商必须依本规范相关规定及16266-C变频器规范和各系统工程规定，以符合各工程需求。
1.2工作范围A.本规范适用于本项目晶圆厂所有空调给气、排气设备系统风机(Main Fan)、及冰、温水、制程冷却水、送水泵浦调速所使用之变频器等谐波抑制及滤波之要求。
B.不论谐波滤波器的型式为主动式或被动式及运作方式为何，均须依本规范相关规定及16266-C变频器规范和各系统工程规定，以符合各工程需求。
C.供应之设备材料、管线之设计、性能要求、运输、安装、检验、测试、保固等，应依照设计图说、一般规范及本特订条款之规定办理。
D.所有变频器、谐波滤波器及附属设备在设计图上仅标示其概略位置。
其正确位置应由承包商配合其设备盘体尺寸大小需求依现场空间实际情况调整。
调整后若需部分移放至其他空间，其所增加之电缆、电缆架、配管、配线、接地、穿墙孔、基础….等及必须之相关设备材料，已含于契约总价内，不另给付。
上述之调整必需经厂务部认可后始可施工。
工程完工后，其设备及管线正确位置须绘示于竣工图上。
E.为保证足够的散热能力，每一台谐波滤波器需单独设计独立箱体并与变频器及电盘搭配设计冷却风扇或其他冷却方式，以确保其额定容量不致因散热不良而降低。
F.设备盘体之尺寸必须依现场变频器设备室之空间设计，设备盘体以便于搬运及维护为原则。
G.谐波滤波器承商需无条件负责指导及配合各系统承商，以符合各工程需求1.3相关规范A.基本电气规则规范B.低压马达控制中心规范1.4相关准则A.中华人民共和国国家标准(GB)B.ANSI (American National Standards Institute)C.CSA (Canadian Standards Association)D.IEC (INTERNATIONAL Electrotechnical Commission)E.IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)F.NEMA (National Electrical Manufacturer’s Association)1.ICS-3.1 AC General-Purpose Medium Voltage Contactors and Class EControllers,50 and 60 Hertz.。
变频器高次谐波抑制措施
变频器高次谐波抑制措施前言变频器是现代工业中普遍应用的电力调节和转换设备，尤其是在运动控制领域。
然而，使用变频器会导致高次谐波的产生，这些谐波将对设备、电网和其他设备造成负面影响，应该引起足够的重视。
因此，本文将讨论变频器高次谐波的产生及其对设备和系统的影响，并介绍抑制高次谐波的措施。
变频器高次谐波的产生变频器将交流电源转换成可调节的直流电源，然后通过逆变器将直流电源转换为可调节的交流电源。
然而，在逆变器输出的脉冲宽度调制 (PWM) 信号中，会产生频率高于基波频率的谐波。
这些谐波对设备和电网会产生不良影响，特别是在高功率和高速应用中。
变频器可能产生 5 至 40 倍于基波频率的高次谐波，这取决于 PWM 与逆变器拓扑、输出滤波器和负载的特性。
每个谐波序列可以进一步分为不同的模式，如交叉模式和共模模式。
高次谐波的不良影响高次谐波的存在将导致以下问题：1.会增加系统的噪声水平并降低通信系统的可靠性；2.在某些情况下，可能引起震动和噪声问题，从而影响系统的机械稳定性；3.可以降低电力传输系统的效率并导致能量损失；4.会纠缠和干扰其他电气设备，导致它们的失效。
因此，必须采取措施来抑制变频器产生的高次谐波。
抑制高次谐波的措施以下是抑制变频器高次谐波的措施：1. 增加输出滤波器适当的输出滤波器可以在一定程度上抑制高次谐波。
通常使用 LC 滤波器作为输出滤波器，可以削减高次谐波的幅值，最大限度地保护负载和电源。
需要注意的是，滤波器的设计需要考虑到负载的电流和逆变器的交叉模式与共模模式。
2. 采用多电平逆变器多电平逆变器是在逆变器输出增加多级电平的电源转换器。
这种拓扑结构可以有效地抑制高次谐波，使输出波形更接近正弦波，从而提高电气设备的运行效率和可靠性。
3. 采用多电平 PWM多电平 PWM 是一种抑制高次谐波的有效方法。
通过增加多个级联输出电平，可以有效消除谐波分量。
此外，使用多电平 PWM 还可以减小逆变器谐波产生的发热量，减少设备的故障率。
电力系统谐波分析与滤波器设计
电力系统谐波分析与滤波器设计谐波是电力系统中常见的问题，它们由非线性负载设备引起，如电子设备、电弧炉和变频器等。
谐波对电力系统的稳定运行和设备的正常运行产生了负面影响，因此需要进行谐波分析和滤波器设计来解决这个问题。
首先，对电力系统进行谐波分析是必要的。
谐波分析是指对电网中丰富的谐波进行检测和分析，以了解谐波的来源、频率特性和各个谐波分量的幅值。
谐波分析的结果对正确设计和安装滤波器至关重要。
谐波分析可以通过将谐波仪器连接到电网中进行在线监测来进行。
通过这种方式，可以获得谐波的幅度谱和频谱分析，有助于确定谐波特征。
接下来是滤波器的设计。
滤波器的作用是通过滤除谐波分量，降低谐波的幅度，从而减少谐波对电力系统的影响。
设计滤波器需要考虑如下几个方面：1. 确定滤波器的类型：根据电力系统的具体需求，可以选择有源或无源滤波器。
有源滤波器以电子元器件为基础，可以主动控制谐波的消除效果。
无源滤波器则利用被动元件，如电感和电容等，降低谐波的幅度。
2. 确定滤波器的带宽：带宽是滤波器设计中的重要参数，它决定了滤波器对谐波的抑制效果。
带宽的选择需要综合考虑谐波的频率范围和电力系统的要求，以确保滤波器能够有效地滤除谐波信号。
3. 选择合适的滤波器拓扑结构：滤波器有多种拓扑结构可供选择，如LC滤波器、LCL滤波器和LCR滤波器等。
根据谐波分析结果，可以选择适合的滤波器拓扑结构，并进行进一步的参数设计。
4. 优化滤波器的参数：滤波器参数的优化是设计过程中的关键环节。
通过调整滤波器的电感、电容和阻抗等参数，可以提高滤波器的抑制效果，使其更好地适应谐波信号的特点。
设计完成后，滤波器需要进行模拟仿真和实验验证。
模拟仿真可以通过计算机软件进行，以验证滤波器设计的准确性和性能。
实验验证则需要在实际电力系统中进行，通过对电流和电压的实际测量，来验证滤波器的抑制效果。
总结起来，电力系统谐波分析与滤波器设计是解决谐波问题的重要手段。
通过谐波分析可以了解谐波特征，进而设计出合适的滤波器。
变频器的谐波干扰与抑制及参数设定
变频器的谐波干扰与抑制及参数设定变频器是一种将交流电源转换为可调控频率和电压的电力变换装置，广泛应用于工业生产中的电机驱动系统。
然而，变频器在运行过程中会产生谐波干扰，给电气设备带来诸多问题。
本文将重点介绍变频器的谐波干扰、抑制方法以及参数设定。
一、变频器的谐波干扰变频器在将电源交流电转换为电机驱动所需的直流电后，将其通过逆变器部分将其转换为可调频率的交流电。
在这个过程中，电压和电流在逆变器部分会发生波形的失真，进而产生谐波。
谐波表现为频率不同的电流或电压的波形成分，由于谐波的存在，会导致电气设备的过热、寿命缩短、工作不稳定等问题。
二、谐波干扰的分类谐波干扰主要分为电压谐波和电流谐波两种类型。
电压谐波是指在电源侧（变频器输出侧），电压的波形失真导致谐波的产生；电流谐波是指在电机侧（电机输出侧），电流的波形失真导致谐波的产生。
通常情况下，电流谐波对电气设备的影响更为严重，因此本文主要关注电流谐波的抑制方法与参数设定。
三、抑制电流谐波的方法1.增加滤波电容：通过在变频器输出侧添加滤波电容来减小电流谐波，滤波电容能够吸收一部分的谐波电流。
滤波电容的参数设定应根据谐波电流的频率和幅值进行选择。
2.采用谐波抑制器：谐波抑制器是一种专业的设备，能够检测并抑制系统中的电流谐波波动。
谐波抑制器通过将谐波电流反馈给变频器，使其产生反向的谐波电流，从而抵消谐波波动。
3.增加输出滤波器：通过在变频器输出侧添加输出滤波器，可以有效地减小电流谐波。
输出滤波器可将变频器输出的方波电流转换为更接近正弦波的电流。
四、参数设定参数设定是抑制谐波干扰的重要环节，合理设置变频器的参数可以减小谐波的产生。
参数设定的要点如下：1.频率设定：根据实际情况设定变频器的输出频率，合理的频率设定能够减小谐波的产生。
2.减小调速时间：调速时间是指从起动到达设定速度所需的时间，减小调速时间能够降低谐波的产生。
3.加大滤波时间常数：滤波时间常数是指变频器输出电流和电压滤波的时间，加大滤波时间常数能够减小谐波的波动。
变频器谐波抑制方法
变频器谐波抑制方法变频器是一种用于控制电动机转速的设备，能够改变电源频率，实现电机的速度调节。
然而，变频器在使用过程中会产生谐波，这些谐波会对电网和其他设备造成不良影响。
为了解决变频器谐波问题，人们提出了以下几种抑制谐波的方法。
1.有源滤波技术：有源滤波是一种通过在变频器输出端配置主动滤波器来消除谐波的方法。
主动滤波器通过监测变频器输出电流，产生等幅反向相位电流，以抵消谐波电流，实现谐波抑制。
这种方法可以有效地去除谐波，但成本较高。
2.无源滤波技术：无源滤波是一种通过电感、电容和电阻等元件构成的无源滤波器来消除谐波的方法。
无源滤波器能够通过选择不同的滤波器参数来抑制不同谐波频率，从而减少谐波对电源和其他设备的干扰。
这种方法成本较低，但只能抑制特定谐波频率。
3.直流耦合技术：直流耦合技术又称为谐波电流恢复技术，是一种将变频器输出电流通过电感等元件耦合到直流电路的技术。
直流电路通过整流滤波器将输出电流转化为直流电，然后再由逆变器将直流电转化为交流电，从而实现谐波电流的恢复。
这种方法可以有效地消除谐波，但对系统稳定性要求较高。
4.直接耦合技术：直接耦合技术是一种将变频器输出电压通过电容等元件耦合到电源网的技术。
电容通过对电流的调制和滤波，可以降低谐波电流对电网和其他设备的干扰。
这种方法成本较低，但对电容参数要求较高。
5.多电平逆变技术：多电平逆变技术是一种将变频器输出电压分解为多个不同电平的交流电压，从而抑制谐波的方法。
多电平逆变技术能够减少电压谐波含量，降低谐波对电网和其他设备的影响。
这种方法适用于大功率变频器，但成本较高。
6.软开关技术：软开关技术是一种利用电路元件的能量储存和释放特性，实现谐波抑制的方法。
软开关技术通过控制开关管的开关时间和频率，减少谐波电流的产生和传输，从而降低谐波对电网和其他设备的干扰。
这种方法成本适中，但对开关管的选择和控制要求较高。
总之，变频器谐波抑制方法有很多种，每种方法都有各自的优缺点，选择合适的方法需要考虑谐波频率、成本和实施难度等因素。
通用变频器应用中的谐波问题及其应对措施
２１ ０ ２年 第 ７期
杜 文蛟 ： 用 变频 器应 用 中的谐 波 问题 及其应 对措 施 通
５ ３
变频 器输 入侧 安装滤 波器 ， 了具有 减少 电源 谐 除
备。 当系统 中的变频 器是 以三相 六脉 动全 波整流 为 主 时 ， 果谐 波次 数 为 Ｋ＝ Ｎ＋ （ 为 自然 常数 ） 谐 波 如 ６ ＿ Ｎ Ｉ ， 以 ５ ７次为 主 ， 、 通常 采用并 联式 ５次 和 ７次 单调 谐 波
滤 波器 ； 当系 统 中的变频器 主要 用于三 相 四线 中 的单
图 １ 补 偿 电容 器 投入 时 的 电压 畸 变
Ｆ ｇ ｒ Ｖｏ ｔ ｇ ｉｔ ｒ ｉ ｎ ｉ ｏ ｉｕ ｅ１ ｌ ｅ ｄ ｓ ｏ ｔ ｎ ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ａ ｏ ｅ ｓ ｔｎ ａ ａ ｉｏ
２ ）电 网中大容 量 的换 流 、变 频器 等设 备投 入运
相 电路时 ， 波 以相序 为 零 的 ３次 谐波 为 主 ， 该 安 谐 应
电 容 皿
装 并联式 ３次 谐波滤 波器 。
对变 频器 配 套使 用 的 谐波 滤 波 器有 以下几 项 要 求 ： 无功补 偿 。 ① 由于谐 波 的影响 ， 变频 器 的功率 因数 低 不是 由电流滞后 电压造 成 的 ， 因此 不能 补偿 超前 无
第 ７期 总 第 ２ ７期 １
２１ ０ ２年 ７月
农 业 科 技 与 装 备
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通 用变 频 器应 用 中的谐 波 问题及 其应 对 措 施
变频器谐波治理方案对比
变频器谐波治理方案对比在实际应用中，变频器有时会产生一些谐波问题，这对电网和其他设备的正常运行造成了一些不良影响。
因此，为了解决这些谐波问题，需要采取一些谐波治理方案。
本文将分析和比较几种常见的谐波治理方案，包括滤波器、变压器和有源滤波器。
首先，滤波器是一种常见的谐波治理方案。
滤波器可以通过滤波作用将谐波电流从变频器中滤除，从而减少谐波对电网和设备的影响。
滤波器有两种类型，一种是谐波电流滤波器，另一种是谐波电压滤波器。
谐波电流滤波器广泛应用于各种设备，可以有效地滤除谐波电流，但其本身也会产生一些损耗。
谐波电压滤波器主要用于工厂和办公楼等大型建筑，可以减少谐波对电网的影响。
滤波器的优点是结构简单、成本较低，但其滤波效果相对较弱，只能对谐波电流进行滤除，无法对谐波电压进行处理。
其次，变压器也是一种常见的谐波治理方案。
变压器可以通过改变电压比例来滤除谐波电流，减少谐波对电网的影响。
变压器主要有两种类型，一种是谐波电流变压器，另一种是谐波电压变压器。
谐波电流变压器可以有效地滤除谐波电流，但其成本较高，适用于一些对电网和设备影响较大的场合。
谐波电压变压器主要用于工业和商业领域，可以减少谐波对电网和设备的影响。
变压器的优点是结构简单、成本适中，但其谐波滤波能力有限，无法对所有谐波进行处理。
最后，有源滤波器是一种新型的谐波治理方案。
有源滤波器通过控制电流和电压的相位和幅值来滤除谐波电流和电压，从而减少谐波对电网和设备的影响。
有源滤波器主要有两种类型，一种是电流型有源滤波器，另一种是电压型有源滤波器。
电流型有源滤波器可以根据谐波电流的幅值和相位来生成与之相反的电流，从而相互抵消，实现谐波滤波的效果。
电压型有源滤波器可以根据谐波电压的幅值和相位来生成与之相反的电压，从而相互抵消，实现谐波滤波的效果。
有源滤波器的优点是能够对各种谐波进行有效滤除，滤波效果好，但其成本较高，适用于一些对电网和设备影响较大的场合。
综上所述，滤波器、变压器和有源滤波器都是常见的谐波治理方案。
低压变频器输入谐波消除方法
低压变频器输入谐波消除方法低压变频器是工业领域中常用的电力设备，用于调节电机转速和负载运行状态。
然而，低压变频器在实际运行过程中会产生输入谐波，对电力系统和设备产生一定的负面影响。
因此，如何有效地消除低压变频器输入谐波成为了一个重要的问题。
低压变频器输入谐波主要包括电流谐波和电压谐波两种。
电流谐波会造成电力系统中的电压失真、潮流失真、功率因数下降等问题，同时也会对电机设备产生热损耗、振动和噪声等不良影响。
电压谐波则会对其它电力设备产生干扰。
针对低压变频器输入谐波问题，可以采取以下方法进行消除：1.滤波器：可以在变频器的输入端或输出端安装滤波器来消除谐波。
滤波器能够有效地滤除电流和电压谐波，提高电力系统的稳定性。
2.架空变压器：安装架空变压器可以降低变频器对电力系统的谐波干扰。
架空变压器具有较大的电感和容性，可以吸收变频器谐波产生的无功功率。
3.串联阻抗：在低压变频器输入端串联电抗器或电感器，形成阻抗补偿。
这样可以提高电路阻抗，减小谐波电流。
4.并联电容：在低压变频器输入端并联电容器，形成并联谐振。
电容器能够提供谐波电流的路径，减小峰值瞬时电压。
5.使用变频器：选择品质较好的低压变频器，其内部电路设计合理，输出谐波较小。
同时，在使用过程中合理设置变频器参数，减小谐波生成。
6.整体设计：低压变频器的输入谐波问题在设计阶段就要考虑，可以进行系统整体设计，包括电源配置、线路布置、地线接地等方面。
合理设计能够提高低压变频器的稳定性和抗干扰能力。
除了上述方法，还可以根据具体情况采取一些定制化的解决方案。
例如，添加电抗器、电容器或滤波器模块，进行系统改造和优化。
在消除低压变频器输入谐波过程中，需要考虑电流和电压的相位、频率、幅值等因素，确保消除谐波的效果。
综上所述，低压变频器输入谐波的消除方法包括滤波器、架空变压器、串联阻抗、并联电容、使用合适的变频器、整体设计等。
这些方法可综合使用，根据实际情况选择合适的方法进行消除。
变频器谐波治理
变频器谐波治理一、引言随着工业自动化的不断发展，变频器作为一种重要的电力调节设备，已经广泛应用于各个领域。
然而，变频器在工作过程中会产生大量谐波污染，给电网和其他电气设备带来严重的影响。
因此，对于变频器谐波治理问题的研究和解决具有重要意义。
二、变频器谐波产生原因1. 变频器工作原理变频器是通过将交流电转换为直流电再通过逆变器将直流电转换为交流电实现对三相异步电动机的控制。
在这个过程中，逆变器输出的交流信号是由直流信号经过PWM（脉宽调制）技术转换而来的。
而PWM技术会产生高频谐波信号。
2. 变频器内部元件在变频器内部，存在大量的半导体元件和滤波元件。
这些元件在工作时也会产生谐波信号。
三、变频器谐波对电力系统和其他设备造成的影响1. 对电力系统造成的影响（1）降低功率因数：由于谐波信号包含有大量的高次谐波，这些高次谐波会导致电流和电压的相位差增大，从而降低了功率因数。
（2）增加损耗：谐波信号会导致变压器、电缆、电机等设备中的损耗增加，从而影响设备的寿命。
（3）造成电网振荡：谐波信号还会引起电网共振，产生振荡。
2. 对其他设备造成的影响（1）降低设备效率：谐波信号会对其他设备产生干扰，从而降低了其效率。
（2）导致故障：谐波信号还可能导致其他设备出现故障。
四、变频器谐波治理方法1. 滤波器法滤波器法是目前最常用的一种变频器谐波治理方法。
它通过在变频器输出端添加滤波器来滤除高次谐波。
根据不同的滤波方式，可以将其分为被动滤波和主动滤波两种。
2. 多级变频技术多级变频技术是一种新兴的变频器谐波治理方法。
它通过将单级逆变器改为多级逆变器，从而减小了逆变器输出的谐波信号。
3. 谐波抑制变频器谐波抑制变频器是一种新型的变频器谐波治理设备。
它通过在逆变器中添加额外的电路，从而实现对谐波信号的抑制。
4. 电网侧滤波法电网侧滤波法是一种将滤波器放置在电网侧而不是变频器输出端的方法。
它可以有效地减小电网共振和其他电气设备受到的干扰。
变频器的谐波及常用解决方法
变频器的谐波及常用解决方法变频器是一种用于调节交流电源的电器设备。
它广泛应用于工业生产、电力系统、医疗设备和家居电器等领域。
然而，变频器工作时会产生谐波，给电网稳定性和设备运行带来一些问题，因此需要采取一些常用的解决方法。
首先，我们先来了解一下变频器产生的主要谐波类型。
主要谐波有三种类型：整流谐波、逆变谐波和直流谐波。
整流谐波是由于电网被电源单相或三相晶闸管整流电源所供给而产生的，逆变谐波是由于变频器输出电压采用高频脉冲宽度调制技术而产生的，直流谐波是由于变频器直流电源引起的。
这些谐波会导致电网电压畸变、电流畸变和设备损坏等问题。
针对这些问题，以下是一些常用的变频器谐波处理方法：1.加装谐波滤波器：谐波滤波器是一种能够抑制谐波电流的装置。
它按照电网谐波谐波的类型进行设计，能够有效减少谐波对电网的影响，提高电网的稳定性。
谐波滤波器通常分为有源滤波器和无源滤波器两种。
有源滤波器是通过电子元器件对谐波进行补偿和降低，而无源滤波器则是通过电感、电容和电阻等被动元件来吸收谐波。
2.采用多电平逆变器：多电平逆变器可以减少逆变输出电压的谐波含量。
它使用多个电平的开关器件来产生逆变输出电压，以减少逆变谐波的产生。
多电平逆变器可以提高变频器的输出电压质量，减少对电网和设备的影响。
3.使用变压器/电抗器：变频器前、后或中间加装变压器或电抗器可以减少电网电压和电流的谐波。
变频器输入端加装变压器可以降低电网电压的谐波含量，而变频器输出端加装电抗器可以限制谐波电流的流动。
这种方法在一些对电网稳定性要求较高的场合中比较常见。
4.优化系统设计：对变频器系统进行优化设计也是减少谐波的有效方法。
例如，减小谐波电流传输路径的电感，优化谐波电流的流动路径，减小电缆长度和截面积，优化系统的接地方式等。
这些优化措施可以减少电流流动时的电阻和电感损耗，降低谐波电流的大小。
综上所述，变频器产生的谐波问题可以通过加装谐波滤波器、使用多电平逆变器、采用变压器/电抗器以及优化系统设计等方式得到解决。
谐波的危害与治理
谐波的危害与治理谐波（Harmonics）是一种电力质量问题，指的是电力系统中频率是电力系统基波频率整数倍的电力信号。
由于现代社会对电力供应的要求越来越高，而电子设备的普及也带来了大量频率非线性负载，这使得谐波问题变得日益突出。
谐波的产生会对电力系统及相关设备带来一系列危害，因此需要进行治理。
本文将对谐波的危害及其治理进行全面探讨。
一、谐波的危害1. 对供电网造成负荷加重：谐波电流会增加供电系统的总功率需求，使电网负荷加重。
由于谐波电流的存在，设备的运行效率降低，电网传输能力减小，给供电企业带来电能损失和运行成本的增加。
2. 对设备造成电磁烦扰：谐波电流会引起电力设备内部漏磁力的增加，产生电磁烦扰现象。
这种电磁烦扰会影响到设备的正常运行，造成设备的故障、损坏甚至火灾。
3. 对电力设备造成损坏：谐波电流会引起设备内部电涌、过热等问题，导致电力设备的损坏。
特别是对低压配电设备，谐波容易引起设备的过载和损坏，给用电客户和企业带来不必要的维修成本。
4. 对电力质量造成污染：谐波会引起电压畸变，特别是谐波电压会使系统电压波形变形，导致电压失真。
这不仅影响设备的正常运行，还会在输配电系统中产生大量的电能损耗，降低电力质量，影响用户的用电质量。
5. 对通信设备造成干扰：谐波会产生高频电磁辐射，对无线通信设备产生干扰。
这种干扰会导致通信设备的信号质量下降，甚至影响通信的稳定性和安全性。
二、谐波的治理谐波治理是指采取一系列措施来减少或消除谐波对电力系统造成的危害。
谐波治理需要从源头和末端两个方面进行考虑，下面将介绍一些常见的谐波治理方法。
1. 谐波源控制：谐波源控制是对产生谐波的负载进行控制，减少谐波的产生。
常见的谐波源控制方法有：（1）采用低谐波负载：选择具有较低谐波水平的负载设备，例如使用变频器时选择带有滤波器的变频器，这样可以减少负载引起的谐波电流。
（2）限制非线性负载容量：对于存在大量非线性负载的设备，可以分时控制其使用量，减少谐波产生。
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变频器谐波的治理与设备级滤波器的要求1.1变频器对电网影响过去，电动机直接连接到电网上，给电网带来的主要问题是无功功率，无功补偿设备已经成为工厂中不可缺少的设备。
随着工业自动化程度提高、节能降耗政策的深入实施，电动机已经很少直接连接到电网上直接使用，通常由变频调速驱动器来驱动，简称变频器。
变频器能够灵活的控制电动机的功率和转速，满足功能的要求，并且节能效果显著。
然而，变频器给电网带来了谐波电流的问题，任何供电公司都不允许用户向电网注入过大的谐波电流，用户有责任消除变频器产生的谐波电流。
随着变频器的广泛使用，谐波治理设备的重要性将等同于过去的无功补偿设备。
本节介绍变频器产生的谐波电流的相关基本概念。
1什么是电力谐波？电力谐波是频率为50Hz整倍数的正弦波电压或电流。
发电厂或者发电机发出的电压是频率为50Hz的正弦波波型，称为基波，50Hz称为基波频率。
频率为50Hz整倍数的正弦波称为谐波。
谐波用基波的倍数表示，例如频率为150Hz 的正弦波称为3次谐波，频率为250Hz的正弦波称为5次谐波，频率为350Hz的正弦波称为7次谐波，以此类推。
谐波频率的正弦波电压或电流称为谐波电压或谐波电流。
当基波和谐波叠加时，形成形状怪异的波形，这称为波形畸变。
例如，图1-1是基波与5次、7次谐波叠加的结果，这是工业场合常见的电流波形。
在实际工程中，大多数谐波为奇次谐波，也就是3、5、7、11、13 ••••••。
图1-1 含有5次和7次谐波的畸变波形总结：正常的交流电压或者电流是正弦波，当电压波形或电流波形发生畸变时，就说明其中包含了谐波成分，畸变的程度越大，包含的谐波成分越多。
2谐波电流与谐波电压是怎样的关系？电网上同时存在着谐波电流和谐波电压，谐波电流与谐波电压之间的关系是很多人感到迷惑的问题。
首先需要搞清楚谐波电压与谐波电流的因果关系。
谐波电流是非线性负载产生的，这些非线性负载从电源吸取非正弦波的电流，这些非正弦波电流中包含了谐波电流。
谐波电流流过线路阻抗时，在线路的两端产生了谐波电压（欧姆定律），谐波电压是由谐波电流产生的。
打个比喻，谐波电流是蛋，在一定条件下（线路存在阻抗），孵化出了谐波电压这个蛋，如图2-1所示。
如果特定的配电系统对于N 次谐波电流的阻抗为Z N ，谐波电流I N 在配电系统上产生的谐波电压V N 为：V N = I N × Z N式中：电网阻抗Z N 包括了变压器的阻抗和配电线的阻抗，如图2-1所示。
图2-1 谐波电压与谐波电流这里所说的阻抗包含了电阻和电抗两部分，电抗部分包含了电感的感抗，和电容的容抗。
按照这个概念，将图2-1进一步细化，就得到了图2-2所示的网络，图中的各元素的含义如下：z L1：变压器绕组电感 z R1：变压器绕组电阻z L2：配电线路分布电感，大约每米1µH变压器阻抗z R2：配电线路分布电阻z C1：变压器绕组电容+补偿电容，有系统有补偿电容时，可以忽略绕组的电容z C2：配电线路分布电容：大约每米100pf ，当系统有补偿电容时，由于其数值很小，可以忽略图2-2 配电线路的模型如果不考虑系统有补偿电容的情况，并且仅考虑谐波电流（频率较低），则可以忽略C1、C2；这时系统的阻抗可以简化为：Z = R1 + R2 + j ω（L1+L2）式中：ω为电流的角频率，等于2πf ，f 是电流的频率。
从上式可以看出，配电线路对于基波和谐波，以及不同次数的谐波具有不同的阻抗值，谐波的次数越高，阻抗值越大。
电网的阻抗越高，同样的谐波电流产生的谐波电压越大。
需要特别注意的是，配电线路的感抗是不容忽视的。
例一：100米长的配电线路，电感大约为0.1mH ，对于5次谐波，感抗为：2π×250×10-4 = 0.157Ω，如果5次谐波的电流幅度为200A ，5次谐波的电压幅度达到约31V ，对于380V 系统，这是一个很大的比例。
另外，配电线路的电阻对于高次谐波也呈现出更大的阻值，这是由于高频电流的趋肤效应导致实际的导线截面积变小，增加了电阻。
因此，在提到谐波电压时，要明确以下因素才有意义：z 变压器的容量：这决定了变压器的阻抗，变压器的容量越小，电压畸变率越高； z 测量地点：这决定了线路阻抗，距离变压器越远，电压畸变率越高； z 补偿电容的投入状态：这决定了整个系统的阻抗，补偿电容会放大某些谐波电流。
例二：图2-3说明较大的谐波电流并不导致较大的谐波电压。
图2-3(a)中的情况是变压器容量较小的情况，这时，虽然电流（上图）畸变率并不大（所含的谐波电流成分较小），L2负载但是电压（下图）出现严重的畸变。
图2-3(b)中的情况是变压器容量较大的情况，这时，虽然电流（上图）畸变率很大（所含的谐波电流成分较大），但是电压（下图）并未出现严重的畸变。
因此，在几乎所有的电网谐波标准中，对谐波电流的限制都不是一个定值。
随着变压器的容量变化，变压器的容量或者冗余量越大（较强的电源），对谐波电流的限制越松（允许的谐波电流幅度更大）。
较弱的电源，例如柴油发电机、UPS 电源等，由于其内阻大，因此谐波电流对其的影响更大。
因此，柴油机发电的备用电源、UPS 、船上电网等场合，更需要关注非线性负载的谐波问题。
在一些关键点的部位，例如金融机构、医院、机场等，为了保证电子信息系统的高度可靠，必须有应急供电系统，这些应急供电系统通常由柴油发电机、UPS 电源等构成。
这些电源的内阻较大，当谐波电流流过他们时，会产生比市电供电时更大的谐波电压（现象为电压发生平顶畸变），导致系统中的设备工作异常。
图2-3 电压畸变率与变压器容量的关系总结：对于标准的电网（提供纯净50Hz电压），其上产生的谐波电压是由非线性负载发出的谐波电流产生的，同样的谐波电流在不同的条件下产生的谐波电压不同，电源越弱（包括小容量的变压器、自备发电机、UPS电源等），产生的谐波电压越大；距离电源（变压器、发电机、UPS等）越远，谐波电压越大。
有些谐波问题仅在使用应急电源时才暴露出来。
3变频器是怎样产生谐波电流的？变频器工作时，之所以产生谐波电流，是因为变频器输入端的整流电路的阻抗不是一个定值，其阻抗随着外加电压的变化发生变化，这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦(a) 小容量变压器(b) 大容量变压器波电流。
图3-1所示为单相整流器的工作原理及电压、电流的波形。
单相整流器由整流桥和平滑电容构成。
一般情况下，负载的电流由平滑电容供给，仅当正弦波的电压高于平滑电容的电压时，才会有电流流入电容和负载中，因此仅在电压峰值处产生脉冲状，这种脉冲状电流中包含了丰富的谐波成分。
同样的道理，3相整流器也会产生谐波电流，但是这时对应每个波峰，不是一个脉冲电流，而是两个脉冲电流，如图3-2所示。
无论单相整流器还是三相整流器，他们的电流波形都发生了畸变，不再是正弦波电流，因此包含了谐波成份。
产生谐波电流的负载称为非线性负载，与之对应，不产生谐波电流的负载称为线性负载。
线性负载的阻抗不会随着施加在其上面的电压发生变化。
这时，流过负载的电流I = U/R ，这意味着电流I 与电压U 是线性关系，如图3-3所示，线性负载由此得名。
当电压为正弦波时，流过线性负载的电流依然为正弦波电流，因此不会产生谐波电流成分。
理想的电阻、电感和电容都是线性负载。
但是实际的电感可能是非线性负载，例如，带有铁芯的电感，其电感量随着外加电压而变化（随之而来的是阻抗的变化），因此是非线性负载。
变压器产生谐波电流就是这个道理。
图3-1 单相整流器的电路与电压、电流波形图3-2 三相整流器的电路与电压、电流波形线性负载的器件正弦波图3-3 线性负载非线性负载的阻抗随着施加在其上的电压变化，这时流过它的电流与施加在它上面的电压不是线形关系，故称其为非线性负载，如图3-4所示。
对这样的负载施加正弦波电压时，流过负载的电流值不再是正弦波，其中包含了谐波成分。
线性与非线性负载的组合图3-4 非线性负载带平滑电容的整流器是最常见的非线性负载，它产生的谐波电流与电路结构有关。
整流器从电网吸取脉冲电流，每个交流电周期整流出的脉冲数称为这个整流器的脉数。
例如，对于单相整流电路，每个周期输出2个直流脉冲，因此称为2脉整流器；对于3相整流电路，每个周期输出6个脉冲，因此称为6脉整流器。
除此以外，还有12脉整流器、18脉整流器等。
整流器所产生的谐波的种类与整流器脉数有关，具体关系如下：M = PN ± 1式中：M = 整流器产生的谐波次数，P = 整流器的脉数，N取自然数。
例如，对于单相桥式整流电路（2脉整流器），谐波有3次、5次、7次、9次等，对于3相6脉整流电路，谐波有5次、7次、11次、13次等（波形见图3-5）。
图3-5 不同脉数整流器的谐波电流波形与频谱总结：变频器的谐波电流是由变频器整流器输入电路导致的。
不同脉数的整流器产生的谐波成分不同，3相6脉整流器产生的谐波电流以5次、7次、11次、13次为主。
增加变频器输入整流器的脉数可以减小谐波电流。
4谐波电流会导致哪些故障现象？变频器产生的谐波电流对于配电系统以及配电系统所供电的电子设备都是十分有害的，典型的危害如表4-1所示，这些危害中，有些是谐波电流直接导致的（例如发热），有些危害是谐波电流产生谐波电压导致的（例如对其他设备的影响）。
由于产生这些问题的根源在于负载产生的谐波电流，因此统称为谐波电流的问题。
表4-1：谐波电流导致的故障现象现象 后果原因电缆过热电缆早期老化，绝缘损坏谐波电流的频率更高，电流发出的热量与频率的平方成正比变压器过热缩短变压器寿命，降低变压器的有效容量频率较高的电流产生更大的铜损和铁损2脉整流器的电流波形 2脉整流器的电流频谱6脉整流器的电流波形 6脉整流器的电流频谱12脉整流器的电流波形 12脉整流器的电流频谱变压器噪声大降低环境舒适性谐波电流所在的频率更接近人耳的敏感区零线中电流过大电缆加速老化甚至诱发火灾单相变频器产生的3次谐波在零线上叠加，电流有效值接近相线的1.7倍，并且电流频率更高（发热严重）电网上的设备性能降低CNC、PLC、UPS、变频器等误动作或者寿命缩短谐波电流流过电网阻抗时，产生了谐波电压，这些谐波电压对电子设备形成干扰无功补偿电容过流电容过热甚至损坏、谐波放大、电容不能投切等谐波电流更容易流过电容，造成电容过载，谐波电流还会诱发谐振，在电容上产生更大的谐波电流，导致电容过热。
电机发热、振动电机绕组或轴承损坏谐波电流施加在电机上导致高频电流和负序电流，这是电机所不允许的降低发电机或UPS的额定功率发电机和UPS达不到额定的输出功率发电机和UPS的内阻较大，谐波电流流过这些电源时，会产生更大的谐波电压，导致输出电压畸变过大，不能满足负载的要求保护设备的误动作意外跳闸、断电，影响正常生产大部分保护设备是按照正弦波电压和电流进行设计和校准的，不适应谐波的场合总结：谐波电流导致的故障现象分为两大类，第一，导致电缆或变压器过热；第二，导致电网上的其他设备出现误动作或性能降低。