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行业新闻

高次谐波产生的原因和应用对策

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由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式,这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流,并造成电压波形畸变,对电源系统产生严重影响。

  随着电力电子技术的飞速发展,各种新型用电设备越来越多地问世和使用,高次谐波的影响越来越严重。电力系统受到谐波污染后,轻则影响系统的运行效率;重则损坏设备以至危害电力系统的安全运行。谐波产生的主要由以下两大因素造成:

  1. 可控硅整流装置和调压装置等的广泛使用,晶闸管在大量家用电器中的普通采用,以及各种非线性负荷的增加导致波形畸变。

  2. 设备设计思想的改变。过去倾向于采用在额定情况以下工作或余量较大的设计。现在为了竞争,对电工设备倾向于采用在临界情况下的设计。例如,有些设计为了节省材料使磁性材料工作在磁化曲线的深饱和区段,而在这些区段内运行会导致激磁材料波形严重畸变。高次谐波的危害

  高次谐波的危害具体表现在以下几个方面:

  1、电力电子设备

  电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作,若电压有谐波成分时,零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

  2、电力电容器

  当高次谐波产生时,由于频率增大,电容器阻抗瞬间减小,涌人大量电流,因而导致过热、甚至损坏电容器,还有可能发生共振,产生振动和噪声。

  3、变压器

  电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损,结果使变压器温度上升,影响绝缘能力,造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声。

  4、感应电动机

  电流和电压谐波同样使电动机铜损和铁损增加,温度升。同时谐波电流会改变电磁转距,产生振动力矩,使电动机发生周期性转速变动,影响输出效率,并发出噪声。

  5、开关设备

  由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率,使暂态恢复峰值电压增大,破坏绝缘,还会引起开关跳脱、引起误动作。

  6、保护电器

  电流中含有的谐波会产生额外转距,改变电器动作特性,引起误动作,甚至改变其操作特性,或烧毁线圈。

  7、计量仪表

  计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转距,引起误差,降低精度,甚至烧毁线圈。

  8、其它

  高次谐波还会对电脑、通信、设备电视及音响设备、载波遥控设备等产生干扰,使通信中断,产生杂讯,甚至发生误动作,另外还会对照明设备产生影响。高次谐波特征量

  为了便于谐波的计量和管理,在实际工作中常需用数字来集中表征畸变波形的某种特性,因此定义了一些特征量,诸如畸变率、谐波含量、通信干扰指标(TIF)、波幅系数、波形系数等,其中畸变率和谐波含量应用最广泛。

  ●畸变率

  表征波形畸变的程度。它是衡量电能质量的一个指标。各次谐波电压的有效值的均方根值与额定电压或其基波电压有效值的百分比,称为电压正弦波形畸变率,简称畸变率(DφU),即(%)许多国家规定低压供电电压的畸变率不许超过5%。

  ●谐波含量

  工程上常要求给出电压或电流畸变波形中某次谐波的含量,以便于监测和采取防治措施。定义电压(或电流)畸变波形的第n次谐波含量等于第n次谐波电压(或电流)有效值 Un(或In)与其基波电压(或电流)有效值U1(或I1)的百分比。高次谐波的抑制

  高次谐波的对策,从设计制造角度:选用IGBT功率元件,空间电压矢量控制,多相叠加,例如六相,十二相,多重化移相,调制过程中选择合理的参数值等。一般以高品位,名牌和采用新技术的产品为好。从使用安装角度:采用进线AC电抗器,出线采用DC电抗器或正弦滤波器;不共用地线,分开供电电源(变频器,受干扰设备分开供电);易受干扰的设备采用隔离电感器供电;变频器出线与进线采用屏蔽线并接地,且分开一定距离;进、出线穿金属管并接地;输出使用四芯电缆(一芯接地),电机外壳接地,变频器单独接地;采用绝缘型电源变压器(中性点不接地);缩短线路长度;电源线和信号线单独敷设,避免交叉,不能避免时,必须垂直交叉,绝对不能平等敷设;信号线屏蔽层不接到电机或变频器的地,而应该接到控制线路的公共端;必要时可采用零序电抗器、电涌吸收器、电涌抑制器,输入抑制电抗器;使用绞线布线。亦可降低变频器的载波频率来消除干扰的影响。一般频率降低干扰会下降,但噪音可能要大些,电流波形平滑性要差些。具体可根据现场调试而定,必须时采用专用的变频电机。

  总之,采用以上对策后,基本可消除高次谐波的干扰或大大减弱高次谐波的影响。以上诸多措施,只是选其中几项即可,按现场具体条件、情况而定。


【上一个】 变频器产生的谐波主要是几次的?程度如何? 【下一个】 谐波补偿和无功补偿是什么关系

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