变频器谐波干扰的消除与抑制办法

时间:2023-03-16作者:佚名

在实际应用中,首先要通过合理布线、隔离、屏蔽和接地等这样的基本方法,来抑制谐波的干扰,然后根据应用场合对谐波的要求是否严格以及现场谐波的危害程度,再来选择是否治理以及治理的办法。目前,变频器谐波的治理采用无源滤波器者居多,通过改造变频器本身来彻底解决谐波,也会在不久的将来成为现实。
1、变频器电网侧的谐波
   如下图既是实测的某应用中变频器系统产生的谐波。变频器注入电网的主要是电流谐波。由于变频器是三相整流回路,变频器产生的谐波通常含有6n±1(n=1,2,3,……)次谐波,主要是5次、7次的谐波电流含量比较大,通常,5次含有基波电流的40-65%,7次含有基波电流的14-41%,其他阶次的谐波含量基本都在10%以下。当然,由于直流电流的脉动、交流电压相间的不平衡、延迟角相间差异、换相电抗相间差异等原因,也可能产生其他阶次的非特征谐波。

变频器谐波干扰的消除与抑制办法
2、变频器输出侧的波形
  在逆变输出回路中,输出电压和电流均有谐波。对于PWM控制的变频器,只要是电压型变频器,不管是何种PWM控制,其输出电压波形为矩形波,其中谐波频率的高低是与变频器调制频率有关。电流波形是带毛刺的近似正弦波,如图所示。可见,变频器的输出波形畸变将会对电动机造成极大的危害。  谐波对电动机的危害主要是:引起电动机的附加发热,导致电动机的额外温升;增加电动机的重复峰值电压,破坏电动机的绝缘,降低电动机的寿命;产生转矩脉动;加大噪声。实际应用中,电动机许多不明原因的故障均是由于谐波造成的。改善变频器输出端的波形可采用正弦波滤波器,使输出波形修正到完美的正弦波。

变频器谐波干扰的消除与抑制办法

1、变频器谐波干扰的消除办法
  由上可知,变频器的输入输出侧的波形均已畸变 ,不再是完美的正弦波,所以必然会对周围的环境与设备造成干扰。 实际应用中,主要从传导、辐射和耦合三个方面解决变频器的干扰,总的原则是抑制和切断干扰源、切断干扰对系统的耦合通道和降低对干扰信号的敏感性。解决传导干扰主要是在电路中把干扰滤掉或者隔离,解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽,解决耦合干扰就是合理布置干扰源和被干扰线路的距离、走向,避免耦合产生。详细的措施如下:
1、隔离
  变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流
2、抑制
  在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器和电磁干扰滤波器,来抑制谐波干扰
3、屏蔽
  屏蔽干扰源是抑制干扰最有效的方法。变频器本采用铁壳屏蔽,阻止电磁干扰泄漏;输出线采用钢管屏蔽;外部信号控制变频其实,要求信号线尽可能短(一般20m以内),且采用双芯屏蔽以降低共模干扰,并与主电路及控制回路完全分离,决不能放于同一配管或线槽内,周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效,屏蔽罩必须接地。
4、合理布线
  一般将控制电缆于主回路或其他动力电缆分开铺设,间距通常在30cm以上,必须平行敷设且分离困难时,将控制电缆穿过钢管铺设,控制电路连接线与电源电缆交叉时,应成90度交叉布线。
5、接地
  变频器应使用专用接地线和专设的接地端子,用粗短线接地,接地点要与其他动力设备接地点分开,不能共地。

2、变频器谐波的抑制方法
  前面提到的是对于变频器谐波干扰的被动控制,为了进一步消除谐波对电网的不利影响,我们还需要从根上治理谐波,一般从两个方面入手:一方面就是装设谐波补偿装置;另一方面,对变频器本身进行改造,使其不产生谐波,或产生少量的谐波。以下就是具体的措施:
1、加装交流电抗器和直流电抗器
  加装交流电抗器,可以抑制谐波,并可以滤除30%左右的谐波电流,同时可将功率因数提高到0.8以上,加装直流电抗器,可将功率因数提高职0.9以上,若同时采用交流直流电抗器,功率因数可提高至0.95。
  举个例子:某酒店的中央空调系统风机进行变频改造,变频柜安装在低压补偿柜的附近,运行一段时间,出现一系列故障,无功控制器失灵,电容发热严重,甚至烧毁,电容投切器触点发黑。这显然是由于变频器谐波的存在造成的,经检测,谐波含量并未超标,推测由于谐波的存在引起谐振造成。由于非线性负荷不大,不建议采用滤波器来消除谐波,我们采用变频器输入侧加装交流电抗器,从根源抑制谐波,并进行电容柜改造,更换抗谐波功能的控制器,在电容器前串接电抗器的方法。经改造后,问题解决。
2、无源滤波器
  无源滤波器安装在变频器的输入侧,由 L、C、R元件构成谐波共振回路,当 LC 回路的谐振频率和某一次高次谐波电流频率相同时,即对此次谐波形成低阻回路,吸收谐波,阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、结构简单、运行可靠及维护方便,缺点是滤波易受系统参数的影响,对某些次谐波有放大的可能。无源滤波器适用于负荷稳定、很少变动的场合。
3、有源滤波器
有源滤波器实质是一个谐波发生源,并联或串联于主电路中,采用高速的DSP芯片对系统参数实时监测,分离出基波与谐波成分,再由补偿装置发出一个与谐波电流大小相等方向相反的补偿电流,达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比,具有高度可控性和快速响应性,不受系统阻抗的影响,不会发生谐振危险,可自动跟踪补偿变化的谐波。其缺点就是价格昂贵,大容量制作困难等。
4、混合滤波
即采用无源滤波器滤除大部分谐波,有源滤波器改善特性,如此,不但起到快速滤波的作用,不受系统阻抗的影响,而且可以做到价格合理。即综合了无源滤波和有源滤波的优点:电路的多重化、多元化
5、多重化
  逆变单元的并联多元化是采用2个或多个逆变单元并联,通过波形移位叠加,抵消谐波分量;整流电路的多重化是采用12脉波、18脉波、24脉波整流,可降低谐波成分;功率单元的串联多重化是采用多脉波(如30脉波的串联),功率单元多重化线路也可降低谐波成分。
6、新的变频调制方法,如电压矢量的变形调制等。
7、绿色变频
  采用理想化的无谐波污染的绿色变频器——交交变频,绿色变频器的品质标准是:输入和输出电流都是正弦波,输入功率因数可控,带任何负载使都能使功率因数为1,可获得工频上下任意可控的输出功率。

相关阅读

水电工人没按这2点布水电线,不要给钱!不然5年内必重装!

我们买房都是为了安居乐业的,如果因为装修不当而导致出现的麻烦,特别是需要改动墙面或地板的,就失去了为了舒适生活而装修的意义,所以正确的装修布局是很重要的。新房布水...
2023-06-11
水电工人没按这2点布水电线,不要给钱!不然5年内必重装!

电介质中无极分子的位移极化

  无极分子组成的电介质在无电场作用时,其分子内电荷的代数和为零,且没有分子电偶极矩。当电介质处于外电场中时,分子内的正、负电荷分布将受电场力的作用而发生变化,变...
2023-06-27
电介质中无极分子的位移极化

触摸按键电路原理图 基于分立器件的触摸按键电路设计

很多小家电都有触摸按键功能,在一些销量大的低成本家电上经常使用分立器件来实现触摸按键功能,常见的如电磁炉产品,经常会见到这种由分立器件组成的触摸电路。下图是常见的...
2023-07-31
触摸按键电路原理图 基于分立器件的触摸按键电路设计

电工常用电动机控制电路(四)

电动机间歇运行电路 在某些工作场合,电动机需要间歇运行,即在运行一段时间后自动停止,然后再自动启动运行,这样反复进行。 电路图 电动机间歇运行电路如图2-15所示。 图2-15...
2023-07-05
电工常用电动机控制电路(四)

开关电源电路图分享

基本原理 直流-直流降压变换器(BUCK变换器) 直流-直流升压变换器(BOOST变换器) 直流降压升压变换器(BUCK-BOOST变换器) 直流升压降压变换器(CUK变换器) 两象限/四象限直流-直流变换器 单端正...
2023-06-10
开关电源电路图分享

热销商品

德国进口雅马哈风力灭火机大功率手提森林灭火器落叶工地吹雪机汽

德国进口雅马哈风力灭火机是一款高效、可靠的森林灭火和清理设备。它拥有大功率风机,能够迅速吹散落叶、杂草和积雪,有效清理工地和森林地面。这款灭火机采用先进技...
¥ 692.5

3M自粘橡胶条高硬度耐压实心幕墙玻璃舞台搭建货架专用减震密封条

3M自粘橡胶条是一款专为高要求工业及建筑场景设计的高性能密封减震材料,采用高硬度实心橡胶材质,具备优异的耐压性、抗老化性和持久弹性。其独特的自粘背胶设计,安装...
¥ 1.6

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

电位器旋钮电流调节螺帽直流逆变电焊机二保焊送丝机通用旋钮B102

电位器旋钮电流调节螺帽适用于直流逆变电焊机和二保焊送丝机,是一款通用的旋钮B102。该旋钮采用优质材料制造,具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点,能够长时间稳定运行...
¥ 0.7

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店

西门子开关插座无框皓彩米绒白亚光二三插USB10A五孔一开旗舰店,作为西门子品牌的专卖店,提供了一系列高品质、设计新颖的家居电气产品。这里销售的开关插座采用无框...
¥ 8.77

网站栏目