變頻器是工業(yè)傳動領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備。由于變頻器大功率二極管整流及大功率晶體管逆變過程中在輸入輸出回路產(chǎn)生高次諧波電流，從而對供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。
北京貨架廠以變頻器為代表的電力電子裝置是公用電網(wǎng)中最主要的諧波源之一，其所產(chǎn)生的“諧波污染”已經(jīng)成為阻礙電力電子技術(shù)自身發(fā)展的重大障礙。
抑制變頻器在電力系統(tǒng)的“諧波污染”，可以減少諧波電流通過輸電線路及元件所產(chǎn)生的附加功率損耗，提高電網(wǎng)設(shè)備效率，避免設(shè)備過熱損壞；還可以消除電力系統(tǒng)中的串、并聯(lián)諧振，避免電力系統(tǒng)自動化裝置和繼電器保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動作，保證電氣設(shè)備正常工作。另一方面，抑制“諧波污染”還能減少諧波對通訊及電子設(shè)備的干擾。
1諧波產(chǎn)生的原因諧波產(chǎn)生的根本原因在于負(fù)載中的非線性，當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，從而形成非正弦電流而產(chǎn)生諧波。
變頻器的主電路一般由交一直一交構(gòu)成，當(dāng)外部輸入380V/50Hz工頻電源后，由三相橋路不可控整流成直流電壓，經(jīng)電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流電壓。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波。諧波是正弦波，具有不同的頻率、幅度與相角，又區(qū)分為偶次和奇次性。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對稱關(guān)系，偶次諧波被消除，只有奇次諧波存在，因此，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。對于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是60 n*1次諧波，例如7、11、1又17、19次等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。
在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形。GTR大功率逆變元件PWM的載波頻率為23 kHzIGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻15kH%同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含基波和其他各次諧波。
2諧波的危害與一般無線電電磁干擾一樣，變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過傳導(dǎo)、電磁輻射和感應(yīng)偶合三種方式對電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染。
21對變壓器的危害諧波可以使變壓器的銅耗、鐵耗及噪聲增大，特別是3次諧波及整數(shù)倍的諧波，危害更大。對于三角形連接的變壓器，諧波會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組發(fā)熱；對于全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點接地而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大時，或者變壓器裝有中性點接地的并聯(lián)電容器時，可能形成3次諧波諧振而使變壓器附加損耗增加。
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北京貨架廠對電力電纜的危害由于諧波頻率高，導(dǎo)線的集膚效應(yīng)會使諧波電阻的增加比基波電阻的增加大，從而使附加線路損耗增大。除此之外，諧波還可能引起電壓波形出現(xiàn)尖峰，使介質(zhì)損耗增加和溫升增高，引起浸漬絕緣的局部放電，加速電纜的老化，縮短電纜的使用壽命。
電纜的額定電壓越高，諧波對電纜的危害越大。電纜的分布電容對諧波電流有放大作用，嚴(yán)重時會造成絕緣擊穿的事故。
23對電動機(jī)的危害諧波對電動機(jī)的危害主要是產(chǎn)生附加損耗，造成電機(jī)效率降低，機(jī)械振動和噪聲增大。由于集膚效應(yīng)、磁滯、渦流的存在，隨著頻率的增高，而使在電動機(jī)的鐵芯和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。由于電動機(jī)的功率不能按發(fā)熱情況進(jìn)行調(diào)整，所以，由諧波引起的電動機(jī)的發(fā)熱效應(yīng)是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負(fù)序電壓來考慮的。試驗表明，建材技術(shù)與應(yīng)用：h20*6〖emic電動機(jī)在額定功率下持續(xù)承受3%額定電壓的負(fù)序電壓時，電動機(jī)的絕緣壽命要減少1/2>所以，國際上一般建議電動機(jī)在持續(xù)工作條件下所承受的負(fù)序電壓不宜超過額定電壓的2%. 24對低壓開關(guān)的危害對配電用斷路器而言，諧波電流可導(dǎo)致全電磁型的斷路器鐵耗大和發(fā)熱，也能導(dǎo)致電子型的斷路器額定電流降低。
25對通訊系統(tǒng)的危害諧波干擾會引起通訊系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲，降低通話的清晰度，嚴(yán)重時還會造成信號的丟失。在諧波和其基波頻率的共同作用下，干擾可能導(dǎo)致電話鈴的非正常開啟，并威脅通信設(shè)備和人身的安全。高壓直流換流站（HDDC）換相過程中產(chǎn)生的電磁噪聲（3~10kHZ）也會干擾電力載波通信的正常工作，使利用載波工作的閉鎖裝置和繼電器保護(hù)裝置動作失誤，中斷電網(wǎng)的正常運行。
6對用電設(shè)備的危害諧波會使電視機(jī)、微型電子計算機(jī)出現(xiàn)圖形畸變、亮度波動和元器件發(fā)熱問題，造成計算機(jī)數(shù)據(jù)處理錯誤；對裝有啟動鎮(zhèn)流器或用于提高功率因數(shù)的電容器的熒光燈和汞燈，諧波產(chǎn)生的諧振可造成鎮(zhèn)流器或電容器的過熱損壞，也可造成采用晶閘管的變速裝置控制回路出現(xiàn)誤動作、產(chǎn)生誤觸發(fā)問題。
3諧波的抑制1LC無源濾波法LC無源濾波器是一種常用的諧波補(bǔ)償裝置，原理是利用LC諧振回路抑制向電網(wǎng)注入的諧波電流，當(dāng)諧振回路的諧振頻率和某一高次諧波電流的頻率相同時，就能將該次諧波電流濾除。由多個不同諧振頻率組成的諧振回路，就能濾除多個高次諧波電流。
32靜止無功補(bǔ)償法方法是在電網(wǎng)側(cè)投入無功補(bǔ)償裝置（SVC）補(bǔ)償由諧波造成的無功功率，提高功率因數(shù)。傳統(tǒng)的用固定電容器和晶閘管控制電抗器的無功補(bǔ)償裝置己經(jīng)落后，代之為采用GTO構(gòu)成的換向變流器（通常稱為靜止無功發(fā)生器或SVG）跟蹤電網(wǎng)無功及諧波波動的補(bǔ)償裝置，其作用有：①在線實時自動控制補(bǔ)償量，保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，減少電壓畸變；②吸收動態(tài)無功功率，減少損耗，提高功率因數(shù)；③吸收高次諧波，減少諧波公害，補(bǔ)償三相負(fù)荷的不平衡性，提高供電系統(tǒng)的動、靜態(tài)穩(wěn)定性及供電質(zhì)量。m.fkdseed.com
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