變頻器高次諧波干擾及對(duì)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(huì)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(shí)，影響是不大的。當(dāng)容
量超過以上值時(shí)，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(duì)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(dòng)增大，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，產(chǎn)生抖動(dòng)；
　　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(zhǎng)時(shí)更危險(xiǎn)）；

　　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(shí)可差50%的線電流）；
　　2.8　干擾計(jì)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(shí)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(duì)策
　　3.1　從設(shè)計(jì)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(dú)接地；采用絕緣型電源變壓器（中性點(diǎn)不接地）；縮短線路長(zhǎng)度；電源線和信號(hào)線單獨(dú)敷設(shè)，避免交叉，不能避免時(shí)，必須垂直交叉，絕對(duì)不能平等敷設(shè)；信號(hào)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(shí)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(huì)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(chǎng)調(diào)試而定，必須時(shí)采用專用的變頻電機(jī)。

　　總之，采用以上對(duì)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(xiàng)即可，按現(xiàn)場(chǎng)具體條件、情況而定。
4、高次諧波的標(biāo)準(zhǔn)
　　中國(guó)國(guó)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(shí)（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(guó)情。

5、高次諧波的限值
　　按實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(shí)誤動(dòng)作；
　　儀表：電壓畸變＜10%，電流畸變＜10%，誤差＜1%的；
　　計(jì)算機(jī)：超過5%就會(huì)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(jí)，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(guó)制定IEEE95標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定高壓變頻器的各項(xiàng)指標(biāo)。但一些制造商對(duì)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(guó)供電部門對(duì)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(dòng)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(guó)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(guó)有一定聲望，亦值得我國(guó)同行的學(xué)習(xí)和借鑒。