变频器谐波影响及控制作用分析论文

变频器谐波的影响及控制作用分析

摘要：随着电子技术的迅速发展，开关电源的应用日益普及，给电网造成污染，干扰其它设备的正常工作。针对变频器广泛应用的现状，本文简单地探讨了变频器谐波的影响及控制作用。

关键词：变频器；谐波影响；控制作用

中图分类号：f407.63 文献标识码：a 文章编号：

引言：变频器的使用给人们带来了方便和巨大的利益，它必将更为普遍的使用。但是由于它所特有的工作方式，给公用电网带来了一定的破坏，成为电网谐波污染源之一，所以，分析和研究抑制谐波的方法将成为一个非常重要的课题。

1谐波的危害我们知道，变频器对电容量大的电网和大型的电力系统所造成的影响几乎没有，对于那些容量小的电力系统，变频器谐波产生的危害是巨大的，谐波电压和电流对于公共电网的干扰是明显的，使用电设备的环境改变，给他周围的通信系统和其他设备都能带来一定的危害。那么，谐波对电力系统及其周围环境带来的危害都有哪些呢？供电线路的电能损失严重。供电线路的肌肤效应和临近效应，使其本身的电阻会随着频率的提高而增大，这就造成了电能的浪费。中性线平时的电流过流量极小，因此导线较细，可是刚线路存在大量的三次谐波通过中线是，会因电阻突然增大产生大量的热，以至于导线绝缘皮层老化、损坏、使用寿命缩短，极有可能造成火灾。最近发生的好多商业大厦火灾，专家分析极有可能是导线的电流过大造成的。谐波影响其共同工作环境中其他设

备正常使用。谐波对发电机的影响主要有功率损耗过大、发热、震动、噪音、过电压。对短路器的影响主要是延长其故障时的断开电源的时间。这也是工业电机使用发生伤亡事故的主要原因。供电系统电网产生谐振。共同频率下，用于供电系统的装备电容器有着不同的用途，他们的抗干扰能力要比其他电路强的多，不可能有谐振产生。但谐波频率时，抗敢能力大幅下降而感抗值是成倍增长的，这样就极有可能出现谐振，谐波电流增大，导致电容器及其他设备即刻被烧毁。谐波能引起公用电网其连接的局部电网的并联、串联谐振，使谐波放大，造成极大的危害。谐波使安全保护设备失灵。谐波的产生会使电磁继电器和自动保护装置发出错误的指令，使工业仪表和电能计量表产生的误差加大。谐波的产生的危害进一步扩大到了对电力用户的危害，对通信系统的通信信号产生干扰，严重的能使通信系统处于瘫痪。影响电子仪表的工作精密度，设备的使用寿命缩短，家用电器使用工况下降等。

2谐波危害的解决措施变电器的使用极大的方便了人们的生活，可它的危害也是并存的。电脑和一些电子敏感产品的普遍使用，使人们对供电的质量要求也越来越高，全球许多国家和地区都制定了各自谐波的标准，用来减少谐波造成的污染。总体来说，谐波危害的解决措施有以下三种途径：使用谐波补偿装置；最大限度的减少谐波的产生；安装抑制谐波的装置。选用适当的电抗器。在电源和变频器之间使用交流电抗器，使其电阻增大，电流变小，抑制高频次谐波的产生。选用合适的滤波器。变频器的使用，在其输

入和输出电路中，容易产生许多高次谐波电流，滤波器正好能抑制变频器使用产生的电磁波干扰噪音，同时也能抑制外界的电磁干扰和瞬时变化产生的冲击、浪涌对变频器的干扰。使用多项脉冲整流技术。在满足条件和要求谐波被限制在较低的情况下，采用多项脉冲整流技术是一种途径。在有电磁干扰的环境中，给设备加装抗射频过滤器。使用具有隔离功能的变压器，将电源端的传导干扰隔离在变压之前。

3 谐波问题及其对策变频器的主电路形式一般由三部分组成：整流部分、逆变部分和滤波部分。通用变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为消除谐波，可采用以下对策：

3.1 增加变频器的供电内阻抗通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越大。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。

3.2 安装电抗器安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。

3.3 变压器多相运行通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30°如y-△、△-△组合的两个变压器构成相当于12脉波的效果则可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。

3.4 调节变频器的载波比可以看出，只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波值小于1时，13次以下的奇数谐波不再现。

3.5 专用滤波器专用滤波器可用于检测变频器谐波电流的幅值和相位，并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以非常有效地吸收谐波电流。

4 发热问题及其对策变频器的发热是由内部的耗损产生的。在变频器中各部分耗损中主要以主电路为主。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法：

4.1 采用强制风冷散热：变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。

4.2 降低安装环境温度：由于变频器是电子装置，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃-50℃，如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。我们

采取两种方法：一种方法是建造单独的变频器低压间，内部安装空调，保持低压间温度在+15℃～20℃之间。另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。

以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内的正常运

行的耗损。当变频器发生非正常运行产生的耗损必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。

结束语

事物总有其矛盾的两面性，变频器的使用使交流传动有了里程碑的意义，但其谐波干扰的严重性也给设备的使用寿命和稳定运行带来了安全隐患，如何在使用的同时也大大的减少或最大限度的一致变频器使用产生的谐波危害是每个电器工作者面临的严峻课题。

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