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偉創(chuàng)變頻器諧波問題

2016-12-03

1偉創(chuàng)變頻器諧波產(chǎn)生機理

偉創(chuàng)變頻器的主電路一般為交-直-交組成,外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋式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)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號。

輸入側(cè)產(chǎn)生諧波機理:不限于通用偉創(chuàng)變頻器,晶閘管供電的直流電動機、無換向器電動機等凡是在電源側(cè)有整流回路的,都將產(chǎn)生因其非線性引起的諧波。在三相橋式整流回路中,輸入電流的波形為矩形波,波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波,通常含有6n+1(n=l,2,3….)次諧波。其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。

輸出側(cè)產(chǎn)生諧波機理:在逆變輸出回路中,輸出電壓和電流均有諧波。對于PWM控制的偉創(chuàng)變頻器,只要是電壓型偉創(chuàng)變頻器,不管是何種PWM控制,其輸出電壓波形為矩形波。其中諧波頻率的高低是與偉創(chuàng)變頻器調(diào)制頻率有關(guān),調(diào)制頻率低(如1~2KHz),人耳聽得見高次諧波頻率產(chǎn)生的電磁噪聲(尖叫聲)。若調(diào)制頻率高(如IGBT偉創(chuàng)變頻器可達20KHz),人耳聽不見,但高頻信號是客觀存在。從電壓方波及電流正弦鋸齒波,用傅立葉級數(shù)不難分析出各次諧波的含量。所以,輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其它各次諧波,而高次諧波電流對負載直接干擾。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。

2偉創(chuàng)變頻器諧波的危害

一般來講,偉創(chuàng)變頻器對容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯,但是對于系統(tǒng)容量小的系統(tǒng),諧波產(chǎn)生的干擾就不可忽視,它對公用電網(wǎng)是一種污染,客觀的存在對公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有:

(1)偉創(chuàng)變頻器諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(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)。

(2)偉創(chuàng)變頻器諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外,還會產(chǎn)生機械振動、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)偉創(chuàng)變頻器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,甚至引起嚴重事故。

(4)偉創(chuàng)變頻器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。

3偉創(chuàng)變頻器諧波的特性

1、偉創(chuàng)變頻器諧波有功功率是由非線性負荷產(chǎn)生;

2、偉創(chuàng)變頻器諧波有功方向與基波有功方向相反,即由用戶端送入電網(wǎng);

3、對于偉創(chuàng)變頻器諧波源用戶而言,其計量入口處的總有功將是基波有功和諧波有功之代數(shù)和(實為相減);

4、非線性負荷在其工作過程中將基波的部分功率轉(zhuǎn)變成諧波有功,諧波有功將在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動,并在各輸配電元件和其他設(shè)備中產(chǎn)生損耗和干擾。

4偉創(chuàng)變頻器諧波治理措施

治理偉創(chuàng)變頻器諧波問題,抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾,可采取屏蔽、隔離、接地等技術(shù)手段。

1、安裝適當?shù)碾娍蛊?/p>

在偉創(chuàng)變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器,吸收諧波和增大電源或負載的阻抗,達到抑制諧波的目的,以減少傳輸過程中的電磁輻射。通過抑制諧波電流,將功率因數(shù)由原來的(0.5-0.6)提高至(0.75-0.85);

2、電源隔離或安裝隔離變壓器

將變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨立,或在偉創(chuàng)變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器,切斷諧波電流;

3、避免干擾輻射

電動機和偉創(chuàng)變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜,并與其他弱電信號在不同的電纜溝分別敷設(shè),避免輻射干擾;

4、偉創(chuàng)變頻器正確的接地

正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來干擾,又能降低設(shè)備本身對外界的干擾。偉創(chuàng)變頻器使用專用接地線,且用粗短線接地,鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與偉創(chuàng)變頻器配線分開,使用短線,這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設(shè)備的輻射干擾;

5、縮短線路長度

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或偉創(chuàng)變頻器的地,而應(yīng)該接到控制線路的公共端;

6、安裝EMI電源濾波器

當前抑制偉創(chuàng)變頻器諧波的一個重要趨勢是采用EMI電源濾波器,它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中,實時從補償對象中檢測出偉創(chuàng)變頻器諧波電流,由補償裝置產(chǎn)生一個與該偉創(chuàng)變頻器諧波電流大小相等、方向相反的補償電流,從而使電網(wǎng)電流只含基波電流。EMI電源濾波器能對頻率和幅值都變化的偉創(chuàng)變頻器諧波進行跟蹤補償,其特性不受系統(tǒng)的影響,無諧波放大的危險,因而獲得了廣泛的應(yīng)用。

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