变频器抗干扰的解决方案

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无源滤波器
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PWM-整流器 前置有源
没有任何解决方案的变频器，其产生的总谐波电流大概为80-110%。
解决方案：外加输入侧交流电抗器或直流电抗器
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HARMONIC CURRENT ANALYSIS
HARMONIC CURRENT ANALYSIS
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➢ 变压器阻抗将会随谐波的高次基波频率比例增加： ... 谐波电压的畸变将会影响到负载2
Zn = n x Z1
以及系统上其它的用电设备
➢ 当谐波电流畸变量大到足以产生明显的电压谐波
畸变时，这将会对整个电源系统用电端造成影响
THVD
100% nmax V(n) 2 V(1)
n2
26/08/2020
率
变频器产生哪些谐波？
• 谐波取决于整流器的拍数。
• H = (P*N) +/- 1 • (P= 拍数; N = 任意整数) 因此在任意的六拍系统, H=((6x1) – 1)= 5.
5th(250Hz)/7th(350Hz)/11th/13th etc....
• 理论上，谐波的幅值将随频率的上升而下降 (1/n) e.g. 5th = 1/5 = 20%.
13th 0,13%
3
变频器的原理图 谐波干扰
EMC干扰和du/dt干扰
整流
AC交流
DC直流
逆变器
DC直流
AC交流
26/08/2020
Lily/HVACR
4
6脉波全波整流桥的谐波电流
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IDC
Vab
Vac
Vbc
a1
2
3
b
IDC
c
4
5
6
Ia
➢ 从电源处汲取的是非正
Ib
弦波形的电流
➢从电源处获得是脉冲型功 Ic
26/08/2020
Lily/HVACR
5th -0,79%
7th 0,61%
11th -0,26%
13th 0,13%
2
何为谐波？
凡是可用基波分量的整数倍周期正弦函数之和表示的周期信号称为谐波。 这样有机会可用交流电路理论处理所有的信号。
26/08/2020
1’st (fundamental) 5.th 7.th 11.th 13.th
26/08/2020
Lily/HVACR
6
总谐波电流畸变
THID： 总谐波电流畸变（产品量测谐波性能的指标）
由负载1所产生的电流谐波…
中压侧
低压侧
非线性负载1
变压器
变压器阻抗
➢ 电流谐波所影响的范围为本地到本地 ➢ 电流谐波将不影响独立负载2 ➢ 电流谐波只会对非线性负载1的电缆及相连之变 压器…产生损失
• 电缆和变压器的过载
总谐波电压畸变
THVD：总谐波电压畸变（系统量测谐波性能的指标）
中压侧
低压侧
非线性负载之谐波电流将 会流过变压器之阻抗
非线性负载1
变压器
变压器阻抗 Z1 + Z5 + Z7 + ...
负载 2
➢ 电感元件的阻抗值=2 x x f x L，即与频率成正
比
... 由阻抗所造成的电压降，会产生 变压器上电压端波型畸变
15
7
6
2.5
1.4
20%
谐波电压限制
应用领域
THVD
特殊应用（医院、机场）
3%
普通应用
8%
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专业应用（100%变频器负载）
来自百度文库
Lily/HVACR
12%
11
谐波治理的解决方案？
无源: ///
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有源:
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电抗器
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多脉波整流桥
有源滤波器
Lily/HVACR
9
总谐波电压畸变的危害？
非线性负载:
开关型电源, Electronic lighting ballasts, UPS, VSD
电压畸变
U=R*I 系统阻抗
电流畸变
由电压畸变引起的问题:
• 多零点穿越: • 电器设备故障 •电器设备刹车 • 瞬间发电 • 增加 EMI
• 对其它设备的影响: •增加电机中涡流损耗 • 电机转矩波动 •振荡产生
7’th Harmonic 23.64 A 11’th Harmonic 10.01 A 13’th Harmonic 5.07 A ------------------------------------------------
Lily/HVACR
5th -0,79%
7th 0,61%
11th -0,26%
谐波电流限制
❖IL：公共连接点的最大需量负荷电流（基波分量）
Isc/IL
n<11 11<n<17 17<n<23 23<n<35 35<n
TDD
<20
4
2
1.5
0.6
0.3
3%
20<50
7
3.5
2.5
1
0.5
8%
50<100
10
4.5
4
1.5
0.7
12%
100<1000
12
5.5
5
2
1
15%
>1000
HARMONIC CURRENT ANALYSIS
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Fund. Current 38.57 A
THiD
104.52%
RMS current 55.79 A (45%)
S 5’th Harmonic f (3t0).41Aah sin(h1t)
第一种干扰：谐波
丹佛斯：xxx
何为谐波？
凡是可用基波分量的整数倍周期正弦函数之和表示的周期信号称为谐波。 这样有机会可用交流电路理论处理所有的信号。
1’st (fundamental) 5.th 7.th 11.th 13.th
S f (t) ah sin(h1t)
谐波是将一个信号分解成不同的频率（基波的 整数倍）
• 设备的误操作
由电流畸变引起的问题:
• 增加变压器中涡流损耗 •增加变压器中杂散负载损耗 • 断路器跳闸 • 不利于 PF补偿电容，更糟糕的是可能引起振荡 • 设备的误操作和跳闸 • 导体的集肤效应 • 中性线过载 (单相) • 电缆和变压器的过载
谐波的国际标准
国际标准 IEEE519-1992❖Isc：公共连接点的最大短路电流
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Lily/HVACR
负载2
... 与负载2无关
I rms
n
I
2 n
n 1
2
THID
nmax In n2 I1
100%
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总谐波电流畸变的危害？
非线性负载:
开关型电源,
荧光灯, UPS, VSD
电流畸变
由电流畸变引起的问题:
• 增加变压器中涡流损耗 •增加变压器中杂散负载损耗 • 断路器跳闸 • 不利于 PF补偿电容，更糟糕的是可能引起振荡 • 设备的误操作和跳闸 • 导体的集肤效应 • 中性线过载 (单相)