的分析，提出了抑制諧波的可行方案。

　　隨著變頻器本身功能的不斷完善，交流調速技術有了很大的進步。采用變頻器驅動的電動機系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調節(jié)方便、維護簡單等優(yōu)點，而被越來越多地應用，但其非線性、沖擊性用電的工作方式帶來的干擾問題也倍受關注。由于變頻器中要進行大功率二極管整流、大功率晶體管逆變，結果是在輸入輸出回路產生高次諧波電流，對供電系統(tǒng)、負載及其他鄰近電氣設備產生干擾，尤其是在對防干擾要求比較高的高精度儀表、計算機控制系統(tǒng)等應用中，諧波干擾問題尤為突出。本文將從變頻器的內部結構入手，分析變頻器諧波產生的原因和危害，探討抑制諧波的可行方案。

　　1諧波的產生從結構來看，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類。所謂間接變頻是將工頻電流通過整流器變成直流，然后再經過逆變器將直流變換成可控頻率的交流，也常常被稱為交一直一交變頻器。直接變頻器則將工頻交流變換成可控頻率的交流，沒有中間的直流環(huán)節(jié)，也常常被稱為交一交變頻器，它的每相都是一個兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。正反兩組按一定周期相互切換，在負荷上就獲得了交變輸出的電壓U0.U0的幅值決定于各整流裝置的控制角，頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。目前應用較多1969?），男，湖北監(jiān)利人，副教授，碩士，主要從事電子系統(tǒng)教學與研究。

　　的還是間接變頻器。

　　間接變頻有三種不同的結構形式：（1）用可控整流器變壓，用逆變器變頻，調壓和調頻分別在兩個環(huán)節(jié)上進行。（2）用不控整流器整流，斬波器變壓、逆變器變頻。

　　（3）用不控整流器整流，脈寬調制逆變器PWM變頻。無電力電子元件，變頻器從電網中吸取能量的方式都不是連續(xù)的正弦波，而是以脈動的斷續(xù)方式向電網吸取電流，這種脈動電流和電網的沿路阻抗共同形成脈動電壓降疊加在電網的電壓上，使電壓發(fā)生畸變，經傅里葉分析可知，這種非同期正弦波電流是由于頻率相同的基波和其它高次諧波組成。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾，還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設備。這就是變頻器產生諧波的根本原因。

　　諧波頻率是基波頻率的整數倍，根據傅里葉定理可知，任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率、幅度與相角。諧波可以分為偶次諧波（2、4、6、8次諧波）與奇次諧波（如3、5、7、9次諧波），如果基波頻率為50Hz，則2次諧波頻率為l00Hz，3次諧波頻率為150Hz.一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對稱關系，偶次諧波已經被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負載，出現的諧波電流是6n*1次諧波，例如5、7、11、13、17、19等，變頻器主要產生5、7次諧波。

　　2諧波的危害變頻器對容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但對容量小的系統(tǒng)，諧波產生的干擾則不可忽視，它對公用電網是一種污染。諧波的客觀存在對公用電網和其它系統(tǒng)的危害大致有：使公用電網的元件產生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率，大量的諧波電流流過中線時會使線路過熱，甚至發(fā)生火災。

　　影響各種電氣元件的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產生機械振動、噪音和過電流；引起的過電壓、過電流使變壓器嚴重過熱；使電容器、電纜等設備過熱，絕緣老化，壽命縮短以至損壞。

　　會引起公用電網局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。

　　導致電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置的誤動作。

　　對臨近的通訊系統(tǒng)產生干擾，導致通訊質量降低甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。

　　3諧波的抑制措施變頻器給人們帶來方便、高效和巨大利益的同時，也對電網注入了大量的諧波，使電能質量變差。另一方面，隨著以計算機為代表的大量敏感設備的普及應用，人們對公用電網的供電質量要求越來越高，許多國家和地區(qū)已經制定了各自的諧波標準。我國也分別于1984年和1993年通過了“電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定”和“GB/T-14549-93標準”，用以限制供電系統(tǒng)及用電設備的諧波污染。

　　諧波的傳播途徑是傳導和輻射，解決傳導干擾主要是在電路中把傳導的高頻電流濾掉或者隔離；解決輻射干擾就是對輻射源或被干擾的線路進行屏蔽。抑制諧波的基本思路是：裝設諧波濾波器，對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數可控制為1，在市電網絡中采用適當的措施來抑制諧波。

　　3.1裝設各種濾波器3.1.1使用無源濾波器使用無源濾波器主要是改變在特殊頻率下電源的阻抗，適用于穩(wěn)定、不改變的系統(tǒng)。

　　無源濾波器出現比較早，因其結構簡單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統(tǒng)的無源諧波抑制裝置，它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成，與諧波源并聯(lián)，除具有濾波作用外，還有無功補償的作用。這種裝置存在一些較難克服的缺點，如容易因過載而燒損。另外，無源濾波器不可受控，因此隨著時間的推移，配件老化或電網負載的變動，會使諧振頻率發(fā)生改變，濾波效果下降。更重要的是無源濾波器只能過濾一種諧波成份（如有的濾波器只能濾除三次諧波），如果過濾不同的諧波頻率，則要分別用不同的濾波器，增加設備投資。

　　3.1.2使用有源濾波器有源濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響。有源電力濾波器（A-PF）理論在20世紀60年代形成，后來隨著大功率全控型半導體器件的成熟，脈沖寬度調制（PWM）控制技術的進步以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出，有源電力濾波器得以迅速發(fā)展。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流頻譜，以抵消原線路諧波源所產生的諧波，從而使電網電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系統(tǒng)，其工作靠數字信號處理（DSP）技術控制快速絕緣雙極晶體管來完成。

　　3.1.3使用混合式濾波器目前，在具體的諧波治理方面，出現了無源濾波器（LC濾波器）與有源濾波器互補混合使用的方式，充分發(fā)揮LC濾波器結構簡單、易實現、成本低、有源電力濾波器補償性能好的優(yōu)點，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點，兩者結合使用，從而使整個系統(tǒng)獲得良好的性能。

　　3.1.4使用濾波模塊組件目前市場上有很多專門用于抗傳導干擾的濾波模件或組件。這些濾波器具有較強的抗干擾能力，同時還具有防用電器本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設備有很多好處。

　　3.2開發(fā)新型的變頻器現在已有許多廠家提出生產新型的變頻器，名為“綠色變頻器”。該變頻器的品質標準是：輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數可控，帶任何負載時都能使功率因數為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內置的交流電抗器能很好的抑制諧波，同時可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響。實踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況，降低變頻器的載波頻率。

　　另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流。

　　3.3隔離技術變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設備的輸入側安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。

　　三相變壓器中把高壓側繞組接成三角形，低壓繞組為星型且中性點接地以保證相電動勢接近于正弦形，從而避免相電動勢波形畸變的影響。

　　3.4其它措施減少或削弱變頻器諧波的方法還有：電動機和變頻器之間電纜應穿鋼管敷設或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號在不同的電纜溝分別敷設，避免輻射干擾。

　　信號線采用屏蔽線，且布線時與變頻器主回路控制線錯開一定距離（至少20cm以上），以切斷輻射干擾。

　　變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設備的地線必須與變頻器配線分開，并使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設備的輻射干擾。

　　信號線與動力線分開配線，盡量使用雙絞線降低共模干擾。

　　選用具有開關電源的儀表等低壓電器。

　　采用具有一定消除高頻干擾的雙積分A/D轉換器。

　　在使用以單片機、PLC等為核心的控制系統(tǒng)中，編制軟件的時候適當增加對檢測信號和輸出控制部分的軟件濾波，以增強系統(tǒng)自身的抗干擾能力。