變頻器高次諧波干擾及對策

1、高次諧波的產(chǎn)生
　　一般電壓在380~500V的低壓變頻器，其主電路都采用“交－直－交”線路，而且是電壓型的，它的輸入具有整流電路，輸出用IGBT逆
變電路，所以輸入電壓是正弦波形，電流是非正弦波形；輸出電壓是非正弦（階梯形）波形，電流近似正弦（SPWM調(diào)制）。
　　總之，不論輸入輸出均存在非正弦，會產(chǎn)生高次諧波。尤其是輸出影響較大。當(dāng)變頻器容量≤10%電源變壓器容量時，影響是不大的。當(dāng)容
量超過以上值時，高次諧波的影響就不容忽視了，就必須采用一定的防干擾措施。
　　根據(jù)諧波分析，在變頻器電路中不含3次及3的整數(shù)倍諧波分量。在三相對稱系統(tǒng)中，3的整數(shù)倍諧波可自行消除，可以不考慮，亦無偶次諧
波。其各次諧波峰值可達(dá)到的百分比如下表所示：

2、高次諧波的危害
　　2.1　使電源電壓畸變，電壓質(zhì)量下降，線損增大；
　　2.2　使電機(jī)發(fā)熱（電流諧波增加銅耗，電壓諧波增加鐵耗），效率下降，COSφ減少；
　　2.3　使電機(jī)震動增大，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，產(chǎn)生抖動；
　　2.4　使電機(jī)噪音增大；
　　2.5　高次諧波與電線電容諧振產(chǎn)生過電壓，危害絕緣強(qiáng)度，使之耐壓降低，以至造成過電壓擊穿（線路長時更危險）；

　　2.6　使電容器產(chǎn)生過熱，增加損耗，以至產(chǎn)生電擊穿或熱擊穿；

　　2.7　使電路三相輸入電流不平衡度加大（最大時可差50%的線電流）；
　　2.8　干擾計算機(jī)系統(tǒng)正常工作，使電子設(shè)備工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時甚至無法工作或設(shè)置參數(shù)過大影響正常工作。
3、高次諧波的對策
　　3.1　從設(shè)計制造角度：選用IGBT功率元件，空間電壓矢量控制，多相疊加，例如六相，十二相，多重化移相，調(diào)制過程中選擇合理
的參數(shù)值等。一般以高品位，名牌和采用新技術(shù)的產(chǎn)品為好。
　　3.2　從使用安裝角度：采用進(jìn)線AC電抗器，出線采用DC電抗器或正弦濾波器；不共用地線，分開供電電源（變頻器，受干擾設(shè)備分開供電
）；易受干擾的設(shè)備采用隔離電感器供電；變頻器出線與進(jìn)線采用屏蔽線并接地，且分開一定距離；進(jìn)、出線穿金屬管并接地；輸出使用四芯電纜（一芯接地），電機(jī)外殼接地，變頻器單獨接地；采用絕緣型電源變壓器（中性點不接地）；縮短線路長度；電源線和信號線單獨敷設(shè)，避免交叉，不能避免時，必須垂直交叉，絕對不能平等敷設(shè)；信號線屏蔽層不接到電機(jī)或變頻器的地，而應(yīng)該接到控制線路的公共端；必要時可采用零序電抗器、電涌吸收器、電涌抑制器，輸入抑制電抗器；使用絞線布線。
　　亦可降低變頻器的載波頻率來消除干擾的影響。一般頻率降低干擾會下降，但噪音可能要大些，電流波形平滑性要差些。具體可根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試而定，必須時采用專用的變頻電機(jī)。

　　總之，采用以上對策后，基本可消除高次諧波的干擾或大大減弱高次諧波的影響。以上諸多措施，只是選其中幾項即可，按現(xiàn)場具體條件、情況而定。
4、高次諧波的標(biāo)準(zhǔn)
　　中國國標(biāo)GB12668－90的具體規(guī)定如下：
　　電壓畸變≤10%，奇次諧波≤5%，偶次諧波≤2%，短時（小于30秒）≤10%。與美、英、德、日、澳大利亞規(guī)定值略大些，主要考慮國情。

5、高次諧波的限值
　　按實際運行經(jīng)驗，高次諧波在下列范圍內(nèi)，一般可以正常使用：
　　電機(jī)：10～20%，電子開關(guān)：當(dāng)＞10%時誤動作；
　　儀表：電壓畸變＜10%，電流畸變＜10%，誤差＜1%的；
　　計算機(jī)：超過5%就會受干擾。
6、高壓變頻器的高次諧波問題
　　高壓變頻器是指3KV，6KV，10KV電壓級，功率300～10000KW的變頻器。因其電壓高，功率大，諧波問題更要注意。一但有干擾，影響更大，危害更嚴(yán)重。因此92年美國制定IEEE95標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定高壓變頻器的各項指標(biāo)。但一些制造商對以下參數(shù)都已達(dá)標(biāo)或超標(biāo)，具體如下：
　　6.1　采用脈沖變頻，可不加任何諧波濾波器就能滿足各國供電部門對電壓和電流失真最嚴(yán)格的要求；
　　6.2　采用多重化有脈寬調(diào)制技術(shù)，因而輸出波形為非常完美的正弦波；
　　6.3　COSφ＞0.95；
　　6.4　變頻器效率98%，系統(tǒng)96.5%；
　　6.5　噪音＜75dB；
　　6.6　頻率精度＜±0.5%；
　　6.7　轉(zhuǎn)矩脈動0.1%（0～500Hz）；
　　6.8　完美無諧波　總電流失真0.8%，總電壓失真1.2%。
　　以上是美國羅賓康（ROBICON）公司高壓變頻器的質(zhì)量指標(biāo)，在世界上居首位，在各國有一定聲望，亦值得我國同行的學(xué)習(xí)和借鑒。