學(xué)術(shù)論壇科技資訊SCIENCE科技資訊變頻器諧波的產(chǎn)生和抑制趙建光（河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院054048）變頻器在電力拖動系統(tǒng)中的應(yīng)用因其節(jié)能效果顯著，調(diào)節(jié)簡單維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流，大功率晶體管逆變。結(jié)果在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波，干擾供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備，對公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

　　從結(jié)構(gòu)看來，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類，間接變頻將工頻電流通過整流器變成直流，然后再經(jīng)過逆變器將直流變換成為可控頻率的交流。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)。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(fù)荷上就獲得了交變輸出的電壓，輸出的電壓的幅值決定于整流裝置的控制角。頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率，目前應(yīng)用較多的是間接變頻器。

　　間接變頻器外部輸入工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。在整流回路中，輸入的電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)，在逆變輸出回路中輸出電流信號是PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變的元件其PWM的載波頻率為23kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM比較高載頻可達(dá)15kHz，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(fù)載直接干擾，另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。

　　一般來講，變頻器的諧波危害對大容量的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對于系統(tǒng)容量相對容量比較小的系統(tǒng)，諧波的干擾就不可忽視，它對于公用的電網(wǎng)是一種污染會對電網(wǎng)中的其他設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。

　　1諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、傳輸及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

　　諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機(jī)械振動、噪音和過電流，使電容器、電纜等設(shè)備過熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

　　3諧波會引起公用電網(wǎng)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的增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

　　諧波會對臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。

　　變頻器方便、高效和巨大利益的同時。對電網(wǎng)注入了大量的諧波和無功功率，使電能質(zhì)量不斷的惡化。另一方面，隨著以計算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，許多國家和地區(qū)已經(jīng)制定了各自的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國也分別于1984年和1993通過了“電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定”和*GB/T-14549-93標(biāo)準(zhǔn)“，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。抑制諧波的基本思路有三種，其一裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，其二是對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波且可提高功率因數(shù)，其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣硪种浦C波，具體有以下幾種：變頻器的輸入側(cè)功率因數(shù)取決于裝置內(nèi)部的AC/DC變換電路系統(tǒng)，可利用并聯(lián)功率因數(shù)校正DC電抗器，電源側(cè)串聯(lián)AC電抗器的方法，使進(jìn)線電流的波形畸變大約降低30%?50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

　　裝設(shè)有源電力濾波器除了傳統(tǒng)的LC調(diào)試濾波器目前還在應(yīng)用外，目前諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實(shí)時從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等，方向相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，其特性不受系統(tǒng)的影響，無諧波放大的危險，因而倍受關(guān)注。

　　在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方法。

　　12相脈沖整流波形畸變大約為10%?15%，18相脈沖整流的波形畸變約為3%較高。

　　目前市場上有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波組件。這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾的能力，同時還具有防用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設(shè)備有很多好處。

　　大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。幾千瓦到幾百千瓦的高功率因數(shù)整流器主要采用PWM逆變器可構(gòu)成四象限交流調(diào)速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數(shù)較高，還可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳遞，代表了這一技術(shù)的發(fā)展方向。

　　六、加大信貸支持力度。各銀行和非銀行金融機(jī)構(gòu)，要積極發(fā)展面向個體私營企業(yè)的貸款零售業(yè)務(wù)，開辦融資租賃、公司理財和賬戶托管等業(yè)務(wù)。允許民營企業(yè)用房產(chǎn)、土地使用權(quán)、有效證券和無形資產(chǎn)作抵押取得貸款。

　　七、完善中小企業(yè)信用擔(dān)保體系，政府加大對中小企業(yè)擔(dān)保資金的投入，實(shí)現(xiàn)在擔(dān)保資金結(jié)構(gòu)上的多元化，完善和擴(kuò)大擔(dān)保機(jī)構(gòu)的功能和服務(wù)范圍。大力支持具備條件的民營企業(yè)國內(nèi)外上市融資、發(fā)行企業(yè)債券。積極搭建產(chǎn)權(quán)交易、股份托管、質(zhì)押典當(dāng)?shù)鹊胤叫再Y本交易市場，健全產(chǎn)權(quán)交易規(guī)則和監(jiān)管制度，推動產(chǎn)權(quán)順暢流轉(zhuǎn)，合理有效地利用民間資本。

　　八、嚴(yán)格清理行政、事業(yè)收費(fèi)項(xiàng)目，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和收費(fèi)范圍，除國家法律法規(guī)和國務(wù)院財政、價格主管部門規(guī)定的收費(fèi)項(xiàng)目外，任何部門和單位無權(quán)向個體工商戶、民營企業(yè)強(qiáng)制收取任何費(fèi)用。收費(fèi)一律履行“兩證一卡”制度，實(shí)行收費(fèi)公示制度，并一律按比較低限額收取，強(qiáng)化收費(fèi)行為約束。對違反規(guī)定的收費(fèi)和搭車收費(fèi)，企業(yè)和個體工商戶有權(quán)拒繳并向紀(jì)檢、監(jiān)察、物價部門舉報。

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