變頻器諧波產(chǎn)生原理及消除措施

李忠良

（身份證號碼 211021198807230017）

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，工業(yè)的重要作用日益顯現(xiàn)出來。而傳統(tǒng)工業(yè)的機(jī)械調(diào)速與變頻器調(diào)速具有一定劣勢，變頻器的應(yīng)用也日漸展露其作用和優(yōu)勢。但是，變頻器諧波也需要引起高度關(guān)注，其對于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量具有重要影響。基于此，本文就變頻器諧波產(chǎn)生原理及消除措施進(jìn)行分析研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：變頻器；諧波；危害；抑制；原理

前言：工業(yè)對于國家經(jīng)濟(jì)的建設(shè)不言而喻，其在推動國家發(fā)展方面發(fā)揮了不可替代的重要作用。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)工業(yè)越來越呈現(xiàn)出疲態(tài)，這在傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)速方面表現(xiàn)的尤為明顯。通過變頻器的應(yīng)用則可以很好地改善傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)速的劣勢，促使供電設(shè)備更好地發(fā)揮作用。變頻器的應(yīng)用也讓現(xiàn)場設(shè)備的應(yīng)用同步展開，促使生產(chǎn)效率的提升。但是，我們也必須重視的一個問題就是變頻器諧波所產(chǎn)生的影響，其容易造成相近機(jī)器的影響，對電力系統(tǒng)造成妨礙。因此，探究變頻器諧波產(chǎn)生原理，探究諧波的消除措施尤為重要。需要引起相關(guān)人員的高度重視。

一、變頻器原理及其諧波的產(chǎn)生

變頻器的應(yīng)用并不少見，其日漸成為工業(yè)調(diào)速領(lǐng)域中非常重要的設(shè)備之一。其一般是采用交-直-交結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，通過工頻轉(zhuǎn)換成為交流電源的過程，促進(jìn)電機(jī)的變速運(yùn)行。變頻器對于主電路的控制力較強(qiáng)，而且可以應(yīng)用于交流異步電動機(jī)的調(diào)速，由此可見其應(yīng)用范圍之廣，也可以看出其應(yīng)用效能的穩(wěn)定性、可靠性。

電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源的頻率兩者具有緊密的聯(lián)系，變頻器通過此原理的利用，將50Hz的工頻予以轉(zhuǎn)化，并將其分為整流電路，通過非線性原件予以輸送、輸出。而正是在此過程中產(chǎn)生諧波。變頻輸入端的諧波還會通過輸入電源線對其他電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

一般來說，只要變頻器電源有整流回路，那么諧波的產(chǎn)生就無法避免，并且諧波均為非線性所引起的諧波。單個諧波還容易與高次諧波形成組合，這也就是畸波的產(chǎn)生。變頻器輸出側(cè)同樣會產(chǎn)生諧波，其主要是因為逆變輸出回路中，輸出電壓和輸出電流均有諧波。變頻器在運(yùn)行過程中通過CPU產(chǎn)生6組脈寬可調(diào)的SPWM波控制三相的6組功率元件，關(guān)斷，從而形成三項輸出電壓，一旦一項電壓所產(chǎn)生的波段為非標(biāo)準(zhǔn)正弦波，則會造成電壓波形為方形波，這時候便具有了高次諧波成分，容易造成設(shè)備信號失真。

二、變頻器諧波消除措施

變頻器的應(yīng)用給人們帶來極大的便利和快捷，其不可單純因為諧波的產(chǎn)生而造成無用功產(chǎn)生，影響供電的更好作用發(fā)揮。因此，探索諧波的消除方式和策略就顯得非常重要，這也是促使變頻器予以更大范圍利用的重要路徑。很多國家已經(jīng)對諧波標(biāo)準(zhǔn)予以了建立，期望通過有效措施防止諧波的污染。筆者結(jié)合工作中所遇到的各種情況，認(rèn)為變頻器諧波消除可以從以下幾個方面入手。

1.選用適當(dāng)?shù)碾娍蛊?/p>

選用適當(dāng)?shù)碾娍蛊髂軌蛴行Х乐怪C波的產(chǎn)生。就輸入電抗器來說，可以選用電源與變頻器輸入側(cè)之間串聯(lián)交流電抗器，這樣可以有效提升整個電流的電阻，從而能夠更好地阻止高次諧波電流的產(chǎn)生，能夠有效抑制電流浪涌對于變頻器的沖擊，平衡三相電源均衡性，提高輸入電源的功率因數(shù)，通過實驗我們可以發(fā)現(xiàn)，此功率因數(shù)可以提高0.75-0.85左右。此過程也能夠更好地降低波形畸變的幾率，從而防止諧波產(chǎn)生。在直流環(huán)節(jié)串聯(lián)直流電抗器，直流電抗器串聯(lián)在直流中間環(huán)節(jié)母線中（端子+、-之間）。其通過輸入電流的減小達(dá)到諧波成分的減少，從而提高輸入電源的功率因數(shù)。電抗器的應(yīng)用可以與交流電抗器同步，變頻器功率大于30kW時候才予以考慮。輸出電抗器，對于輸出電抗器來說其主要是因為電機(jī)與變頻器之間存在一定的電容，尤其在電纜距離較長的情況下，此電容的容量就會越大，在電流經(jīng)過時候就會產(chǎn)生過電壓，次過電壓的產(chǎn)生會讓電機(jī)的工作正常性受到影響，從而可以通過變頻器與電機(jī)間連接輸出電抗器的形式予以限制。

2.選用適當(dāng)濾波器

濾波器的選用主要需要考慮線路濾波器和輻射濾波器兩種。線路濾波器是串聯(lián)在變頻器輸入側(cè)，通過電感線圈予以組成，達(dá)到增大電路電阻的功效。電路電阻的增大能夠減少高頻次諧波的產(chǎn)生。但是，這需要做好外控端子控制變頻器的使用，控制回路電纜，防止外界環(huán)境的干擾，線路濾波器與是控制回路電纜的結(jié)合可以有效去除諧波。輻射濾波器則需要并聯(lián)在電源與變頻器輸入側(cè)，達(dá)到吸收頻率較高且具有輻射性質(zhì)的諧波，能夠達(dá)到無線電噪聲的降低。兩種濾波器的聯(lián)合應(yīng)用可以達(dá)到更好地諧波去除效果

3.采用多相脈沖整流

多相脈沖整流的應(yīng)用主要還是需要看是否具有應(yīng)用的條件，一般來說諧波得以控制，并達(dá)到較小的情況下可以應(yīng)用此方法。此方法的應(yīng)用能夠讓諧波予以很好控制，但是因為其應(yīng)用具有一定的局限性，并且在設(shè)備改造方面有較高的要求，所以其應(yīng)用的成本支出較大，所需要考慮的內(nèi)容和方面較多。

4.減少或削弱變頻器諧波的方法

為了更好地對諧波予以控制和減少，探索相應(yīng)地方法就先得非常重要。首先，電極電纜的長度一旦超過50或者80m，這時候就需要對電機(jī)啟動時候的零電壓予以有效控制，可以在變頻器與電動機(jī)之間進(jìn)行電流電抗器的安裝。其次，設(shè)備應(yīng)用環(huán)境中如果存在電磁干擾，這時候就可以加裝抗射頻干擾濾波器。第三，通過隔離的變壓器使用，可以將電源側(cè)的絕大多數(shù)傳到干擾予以隔離。第四，對布線予以合理設(shè)置，屏蔽可能存在的輻射，并將電動機(jī)與變頻器之間的電纜予以鎧裝電纜，從而降低線路的干擾。第五，對開關(guān)電源予以應(yīng)用，并通過電表予以監(jiān)控。第六，使用單片機(jī)、PLC等核心控制胸膛，增強(qiáng)線路的抗干擾性。

結(jié)語：

諧波對于變頻器的應(yīng)用具有嚴(yán)重影響，對其予以去除則能夠增加電能的有效性，能夠促使電力系統(tǒng)的高效利用，從而達(dá)到更好的應(yīng)用效能。相關(guān)人員也需要對此問題予以探索，減少諧波的影響，提高電源應(yīng)用質(zhì)量。

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