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变频器产生的谐波主要是几次的?程度如何?

栏目: 技术中心

发表时间: 2018年05月4日

变频器属于非线性负荷,它从电网吸收非正弦电流,引起电网电压畸变,它既是一个谐波源,又是一个谐波接收者。作为谐波源,它对各种电气设备,自动装置、计算机、计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。对于供电线路来说,由于谐波的作用,恶化了电网质量指标,降低了电网的可靠性,增加了电网损失,缩短了电气设备的寿命。其产生的主要危害有:

1、增加了电网中发生谐振的可能性,从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。

2、增加附加损耗,输电及用电设备的效率和设备利用率。

3、使电气设备(旋转电机、电容器、变压器等)运行不正常,加速绝缘老化,从而缩短它们的使用寿命。

4、使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统,以及许多用电设备运转不正常或者不能正常动作或操作。

5、干扰通信系统,降低信号的传输质量,破坏信号的正常传递,甚至损坏通信设备。

6、某些情况下,它不仅产生谐波,而且还引起供电电压波动和闪变,甚至引起三相电压不平衡,会危及电网安全经济运行,并影响电气设备的正常用电和周边用户。

要降低谐波的影响程度,可以采取各种措施,但对于变频器来说,主要是在其回路中加装交流电抗器。

变频器输入侧产生谐波机理:对于变频器而言,只要是电源侧有整流回路的,都将产生因非线性引起的谐波。以三相桥整流电路为例,交流电网电压为一正弦波,交流输入电流波形为方波,对于这个波形,按傅氏级数可分解为基波和各次谐波,通常含有6m±1(m=1,2,…)次谐波,其中高次谐波干扰电网。单个基波与几个高次谐波组合一起被称为畸波.

单次谐波电流理论值为谐波次数的倒数。即5次约1/5,7次约1/7……

从结构来看,变频器可分为间接变频和直接变频两大类。间接变频将工频电流通过整流器变成直流,然后再经过变器将直流变换成可控频率的交流。直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流,没有中间的直流环节。它每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路。正反两组按一定周期相互切换,在负荷上就获得了交变输的电压U0,U0的幅值决定于各整流装置的控制角,频率决定于两组整流装置的切换频率。目前应用较多的还是间变频器。

间接变频有三种不同的结构形式:

1、用可控整流器变压,用逆变器变频,调压和调频分别是在两个环节上进行,两者要在控制电路上协调配合。

2、用不控整流器整流斩波器变压、逆变器变频,这种变频器整流环节用波器,用脉宽调压

3、用不控整流器整流,PWM逆变器同时变频,这种变频器只有采用可控关断的全控式器件(如IGBT等)输出波形才会非常逼真的正弦波。

无论是哪一种的变频器,都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件,不管采用哪种整流方式,变频器从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波,而是以脉动的断续方式向电网索取电流,这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上,使电压发生畸变,经傅里叶分析可知,这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。

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