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变频器的谐波危害与控制方法

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变频器的谐波危害与控制方法

2013-08-02 13:01:47 作者:来源:中国设计师网

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变频器是现代工业中广泛应用的设备。由于用变频器控制风机和水泵能够显著节省电能,因此应用日益广泛。但是,变频器工作时产生严重的谐波电流,这已经成为电网的主要污染源。

关键字:谐波危害

变频器是现代工业中广泛应用的设备。由于用变频器控制风机和水泵能够显著节省电能,因此应用日益广泛。但是,变频器工作时产生严重的谐波电流,这已经成为电网的主要污染源。

变频器谐波带来的最常见的故障现象是,变压器过热,无功补偿装置损坏,跳闸,同一个电网上的其他电子设备受干扰等等。

变频器之所以产生谐波电流,是因为变频器的输入端是整流电路,而整流电路是最典型的谐波源。一般变频器的输入端是三相六脉整流电路,变频器的输入电流波形如图1(a)所示,谐波电流的频谱如图1(b)所示,主要成份是:5、7、11、13、17、19次等(6N±1的规律)。总谐波电流畸变率THID与变频器的品牌、变频器的功率、电网系统的阻抗、变频器的负载等因素有关。

图1 变频器的输入电流波形和频谱

变频器的谐波电流与变频器的品牌有关,主要是因为不同品牌的变频器中所使用的滤波电路的不同,这包括,变频器是否内嵌了直流电抗器或交流电抗器、滤波电容的容量大小等。

通常,变频器的额定功率越小,产生的谐波电流越严重,表1是不同功率的变频器产生的总谐波电流畸变率THID。需要注意的是,这里讲的谐波电流严重是指谐波电流畸变率THID更大,并不是谐波电流的绝对值更大。了解这个特点很重要,这意味着,大量的小功率变频器同时工作时,他们产生的谐波电流要比同样功率的一台大功率变频器产生的谐波更严重。例如,10台11kW的变频器工作时向电网注入的谐波电流要大于一台110kW变频器工作时向电网注入的谐波

电流,尽管他们的总功率相同。

表1 不同功率的变频器的谐波电流发射

变频器的功率THID

1 ~ 20HP>100%

25 ~ 40HP80~100%

50 ~ 150HP60~80%

200HP以上50~70%

变频器的谐波电流发射还与变频器的负载有关,负载越轻,THID越大。这提示我们不要用功率余量过大的变频器。例如,如果用22kW的变频器驱动11kW 电机的电机时,要比用11kW的变频器驱动产生更大的谐波电流发射。

同一台变频器所产生的谐波电流发射与电网的阻抗有关,电网的阻抗越低(电源越强,或者电源的短路电流越大),谐波电流畸变率THID越大,典型的数值如表2所示。表2中,电网的阻抗用额定电流时的电压降来表示,1%表示在额定电流下,电网上的电压降为额定电压的1%。但是,需要注意的是,电网的阻抗较高,变频器的谐波电流较小,决不意味着谐波电流的危害小。因为,当电网的阻抗较高时,会导致更大的谐波电压。而谐波电压是导致其他设备工作异常的主要原因。

表2 变频器在不同电网阻抗条件下的谐波电流发射

谐波次数

电网的阻抗

0.5%1% 1.5%2% 2.5%3%

50.80.60.50.460.420.4 70.60.370.30.220.20.16 110.180.120.10.090.080.073

130.10.07

50.060.05

8

0.050.049

170.0730.06

20.040.03

6

0.03

2

0.03

190.060.04

20.030.02

8

0.02

5

0.022

THI D

102.5

%

72.2

%

59.6

%

52.3

%

47.6

%

44.13

%

人们为了减小变频器的谐波电流发射,通常在变频器的电源输入端安装电抗器来增大阻抗,这就是根据表2的原理。输入电抗器的电感量也用电抗率表示,1%表示电抗器上的电压降为额定电压的1%。电抗率越大,电抗器减小谐波电流的效果越明显。通常,电抗率不能大于5%,否则会影响变频器的正常工作。

通常,使用电抗器很难将谐波电流畸变率减小到30%以下。要获得理想的谐波电流控制效果,要在变频器的电源输入端安装专用的谐波滤波器。需要注意的是,传统的陷波器型谐波滤波器不适用于变频器的谐波电流控制。主要是因为,这种陷波器型滤波器会发出过大的容性无功功率,并且会吸收上游谐波电流。APF 有源滤波器虽然也有很好的滤波效果,但是其本身比变频器还要复杂,造价贵,不适合于为单台变频器配套使用。

解决变频器谐波电流最理想的设备是航天绿电的HTHF通用谐波滤波器,这种滤波器是专门用于变频器的谐波电流控制,可以保证谐波电流畸变率THID < 8%。

航天绿电HTHF通用谐波滤波器虽然是专为3相6脉整流器负载开发的一种无源谐波滤波器,但是它的滤波原理不同于传统的谐波滤波器。传统的谐波滤波器仅对特定次数的谐波有较大的衰减,而HTHF谐波滤波器是一种低通滤波器。所谓低通滤波器,是指他对基波以上所有的电压、电流都有衰减,仅允许基波电流

通过。因此,在变频器的电源输入端安装了HTHF谐波滤波器后,不仅变频器发射的谐波电流得到了抑制,而且变频器发射的射频电流也得到了抑制。并且,来自电网上的各种干扰也不能进入到变频器中。

众所周知,电磁干扰是变频器产生的副产品之一。这种干扰来自两个方面,一个是变频器与电机之间的连线产生的电磁辐射。另一个是变频器工作时向电网上发射的射频干扰电流。虽然,大部分变频器的电源输入端都安装了射频干扰滤波器(EMI滤波器),但是这些滤波器仅能够对100kHz以上的射频干扰进行抑制,对于100kHz以下的干扰抑制效果很小。

而变频器产生的干扰分布在载波频率(也就是PWM电压波形的脉冲重复频率)以上的各个频率,主要分布在载波频率的各次谐波上。例如,如果变频器的载波频率为4kHz,则射频干扰主要分布在4kHz、8kHz、12kHz、16kHz、20kHz、24kHz 等频率上。标准的射频干扰滤波器对于这些频率的干扰几乎没有抑制效果。

理论研究和实验表明,这些载波频率的各次谐波形成的干扰电流是导致电子设备工作异常的主要原因。对于这些电磁干扰,无论是普通的射频干扰滤波器,还是传统的谐波滤波器,或是有源滤波器,都是无能为力的。值得强调的是,有源谐波滤波器本身就是一个较强的射频干扰发射源。有源滤波器的基本原理与变频器十分相像,他向电网上注入PWM电压。

航天绿电HTHF滤波器对于变频器载波频率及其各次谐波电流有很好的抑制效果,实践表明,变频器安装了航天绿电HTHF谐波滤波器后,对其他电子设备的干扰现象基本都可以消失。例如,某港口的龙门吊工作时,由于变频器的干扰,现场的视频监控系统受到干扰,图像质量很差。在龙门吊的变频器上安装了航天绿电HTHF滤波器后,干扰现象消失。

变频器谐波干扰及抑制

变频器谐波干扰及抑制 0 引言 近年来,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一,电气传动技术面临着一场历史革命,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节电效果,广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。但是由于变频器中普遍有晶闸管、整流二极管及大功率IGBT开关等非线性元器件,在使用中会产生大量谐波,从而干扰周围电器正常运行。如果变频器的干扰问题解决不好,不但系统无法可靠运行,还会影响其他电子、电气设备的正常工作,因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨。 1 变频调速系统谐波的产生 变频器的主电路一般由交-直-交组成,外部输入的380 V/50 Hz 的工频电源经三相桥路晶闸管整流成直流电压信号后,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关器件逆变为频率可变的交流信号。在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅里叶级数分解为基波和各次谐波,其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中,输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形,对于GTR 大功率逆变器件,其PWM的载波频率为2耀3 kHz,而IGBT大功率逆变器件的PWM最高载频可达15 kHz。同样,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。 用于电机调速的交-直-交型通用变频器一般是6脉动装置,其谐波电流含有率如表1所列。此外,交-交型变频器通过一套可关断晶闸管和斩波技术,不经过整流这个环节,把电网工频直接变成交流调速电机所需要的交流频率。交-交型变频器除了向电网系统注入高次谐波外,还注入谐间波(即频率不是工频倍数)电流。谐波电流的频率和含量随电机的工况变化而变化。 2 谐波的传播途径 变频器能产生功率较大的谐波,对系统其他设备干扰性较强,其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的,主要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射,这是频率很高的谐波分量的主要传播方式;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声,使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源,通过配电网络传导给系统其他设备,这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式;最后变频器对相邻的其他线路产生感应耦合,感应出干扰电压或电流,感应的方式又有两种:即电磁感应方式,这是电流干扰信号的主要方式;静电感应方式,这是电压干扰信号的主要方式。同样,系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。 3 谐波的危害 1)谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。 2)谐波可以通过电网传导到其他的电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。 3)谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。 4)谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。

变频器谐波的影响及控制作用分析

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/bf8509004.html, 变频器谐波的影响及控制作用分析 作者:孟涛曹美乐 来源:《城市建设理论研究》2013年第09期 摘要:随着电子技术的迅速发展,开关电源的应用日益普及,给电网造成污染,干扰其它设备的正常工作。针对变频器广泛应用的现状,本文简单地探讨了变频器谐波的影响及控制作用。 关键词:变频器;谐波影响;控制作用 中图分类号:F407.63 文献标识码:A 文章编号: 引言:变频器的使用给人们带来了方便和巨大的利益,它必将更为普遍的使用。但是由于它所特有的工作方式,给公用电网带来了一定的破坏,成为电网谐波污染源之一,所以,分析和研究抑制谐波的方法将成为一个非常重要的课题。 1谐波的危害我们知道,变频器对电容量大的电网和大型的电力系统所造成的影响几乎没有,对于那些容量小的电力系统,变频器谐波产生的危害是巨大的,谐波电压和电流对于公共电网的干扰是明显的,使用电设备的环境改变,给他周围的通信系统和其他设备都能带来一定的危害。那么,谐波对电力系统及其周围环境带来的危害都有哪些呢?供电线路的电能损失 严重。供电线路的肌肤效应和临近效应,使其本身的电阻会随着频率的提高而增大,这就造成了电能的浪费。中性线平时的电流过流量极小,因此导线较细,可是刚线路存在大量的三次谐波通过中线是,会因电阻突然增大产生大量的热,以至于导线绝缘皮层老化、损坏、使用寿命缩短,极有可能造成火灾。最近发生的好多商业大厦火灾,专家分析极有可能是导线的电流过大造成的。谐波影响其共同工作环境中其他设备正常使用。谐波对发电机的影响主要有功率 损耗过大、发热、震动、噪音、过电压。对短路器的影响主要是延长其故障时的断开电源的时间。这也是工业电机使用发生伤亡事故的主要原因。供电系统电网产生谐振。共同频率下, 用于供电系统的装备电容器有着不同的用途,他们的抗干扰能力要比其他电路强的多,不可能有谐振产生。但谐波频率时,抗敢能力大幅下降而感抗值是成倍增长的,这样就极有可能出现谐振,谐波电流增大,导致电容器及其他设备即刻被烧毁。谐波能引起公用电网其连接的局 部电网的并联、串联谐振,使谐波放大,造成极大的危害。谐波使安全保护设备失灵。谐波 的产生会使电磁继电器和自动保护装置发出错误的指令,使工业仪表和电能计量表产生的误差加大。谐波的产生的危害进一步扩大到了对电力用户的危害,对通信系统的通信信号产生干扰,严重的能使通信系统处于瘫痪。影响电子仪表的工作精密度,设备的使用寿命缩短,家用电器使用工况下降等。 2谐波危害的解决措施变电器的使用极大的方便了人们的生活,可它的危害也是并存的。电脑和一些电子敏感产品的普遍使用,使人们对供电的质量要求也越来越高,全球许多国家和地区都制定了各自谐波的标准,用来减少谐波造成的污染。总体来说,谐波危害的解决措施有

金发科技谐波治理方案

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金发科技有限公司供电系统 谐波治理方案 目录

1、谐波简介 1.1、谐波的基础了解 1.谐波:是对周期性交流量进行付立叶级数分解,得到的基波频率大于1的整数倍的频率分量,由于谐波的频率是基波频率的整数倍,也常称它为高次谐波。 2.谐波源:向公网中注入谐波电流或在公网中产生谐波电压的电气设备(分为电流、电压谐波源) 3.产生电流谐波源的主要设备:非线性用电设备、变压器、发电机、直流调速装置、中频/高频感应电炉、电流型变频器。 4.产生电压谐波源的设备:交流变频器、UPS/EPS设备 谐波电压的产生电压与电流畸变的关系 对于每个电流谐波In, 对应该频率的电源阻抗Zsn 两端存在谐波电压Un Un= 各次谐波畸变 Hn= Un /u1(U1: 基波值) THD (%) = 在各次谐波频率下的电源阻抗为电压出现畸变的基本,如果电源阻抗低, 电压畸变就低 综上所述:产生电流谐波畸变依赖于负载、产生电压谐波畸变依赖于电源,低的电源阻抗利于谐波电流流向电源, 但同时电压畸变往往也较低。高电源阻抗阻止谐波电流流向电源, 但电压总畸变往往也较高电源阻抗与总谐波畸变之间的变化是非线性的。

1.2、谐波来源 电力系统本身包含的能产生谐波电流的非线性元件主要是变压器的空载电流,交直流换流站的可控硅控制元件,可控硅控制的电容器、电抗器组等。但是,电力系统谐波更主要来源是各种非线性负荷用户,如各种整流设备、调节设备、电弧炉、轧钢机以及电气拖动设备。 1.3、谐波的危害 谐波的危害主要表现为: 1、加大线路损耗,使电缆过热,绝缘老化,降低电源效率。 2、使电容器过载发热,加速电容器老化甚至击穿。 3、保护装置的勿动或拒动,导致区域性停电事故。 4、造成电网谐振。 5、影响电动机效率和正常运行,产生震动和噪音,缩短电动机寿命。 6、损坏电网中敏感设备。 7、使电力系统各种测量仪表产生误差。 8、对通讯、电子类设备产生干扰;引起系统故障或失灵。 9、零序谐波导致中性线电流过大,造成中性线发热甚至火灾。

高压变频器的工作原理和常见故障分析 贾瑟

高压变频器的工作原理和常见故障分析贾瑟 摘要:随着现代科学技术的迅速发展,大量的发电企业正在使用着高压变频器。高压变频器在使用过程中具有显著的节能效果,但也存在一定的潜在安全隐患, 可能会对发电企业的生产活动造成严重影响。基于此,本文先对高压变频器工作 原理进行具体的分析,然后对高压变频器在运行中常见的故障及原因进深入的探讨,以供相关的工作人员参考,希望能给我国发电企业的发展带来一定的贡献。 关键词:高压变频器;工作原理;常见故障;分析 采用交流变频器调速技术对交流电机进行调速,具有节电效果好、调速方便、保护功能完善、组态灵活、可靠性强等很多优点。由于交流变频调速技术的众多 优越性,在发电领域也得到了非常广泛的应用,对电厂内的风机、水泵等大功率 耗能设备实现高压变频器调速改造,已成为公认的节能方案。随着变频器应用范 围的扩大,检修维护工作中遇到的问题也越来越多。因此,本文对此进行分析。 1高压变频器工作原理 高压变频器一般采用目前国际流行的功率单元串联多电平技术,系统为高-高 结构。高压电直接输入变频器,经过变频器内部功率系统整流、逆变后,变频器 直接高压输出至电机,不需要升压变压器等部件。每个功率单元都是一台三相输入、单相输出的脉宽调制型低压变频器,技术可靠,结构和性能完全一致,极大 的提高了高压变频器的可靠性与维护性;采用叠波技术,最大限度的消除了高压 变频器输出电压中的谐波含量,电压波形接近于标准的正弦波,大大改善了变频 器的输出性能,是真正的“无谐波”高压变频器。 变频器一般由以下几个部分组成:制动单元、微处理单元、滤波、整流、逆变、检测单元以及驱动单元等等。它能够按照电动机的具体需求为其提供所需的 电源电压,从而实现调速和节能。此外,大部分变频器都具备多种保护功能,如 过载保护、过电压保护以及过电流保护等。 对于不同电压等级的高压变频系统,一般采用每相5~8个功率单元串联方案。通过主电路图,可以更加直观的了解变压器的副边绕组与功率单元以及各功率单 元之间的电路连接方式:具有相同标号的3组副边绕组,分别向同一功率柜(同 一级)内的三个功率单元供电。第一级内每个功率单元的一个输出端连接在一起 形成星型连接点,另一个输出端则与下一级功率单元的输出端相连,依此方式, 将同一相的所有功率单元串联在一起,便形成了一个星型连接的三相高压电源, 驱动电动机运行。当电网电压为6kV时,变压器的副边输出电压即功率单元的输 入电压为690V,每个功率单元的最高输出电压也为690V,同一相的五个单元串 联后,相电压为690V×5=3450V,由于三相连接成星型,那么线电压便等于 1.732×3450V≈6000V,达到电网电压的水平。功率单元串联后得到的是阶梯正弦 的PWM波形,PWM控制,脉冲宽度调制技术,通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要形状和幅值的波形,这种波形正弦度好,du/dt小,可 减少对电机和电缆的绝缘损坏,无需输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电 动机也不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗也大 大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和传动部分的机械应力。 通过本相上的5(8)个功率单元输出的SPWM波相叠加后,可得到正弦波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,即使在低速下也能保持很好的波形。电机的谐波

变频器谐波危害分析及解决措施

变频器谐波危害分析及解决措施 摘要:本文从谐波的概念入手,结合变频器的内部结构的相关知识,分析变频器谐波产生的原因及其危害,在此基础上提出了抑制谐波的常用方法. 关键词:变频器谐波危害抑制 前言:在工业调速传动领域中,与传统的机械调速相比,用变频器调速有诸多优点,顾其应用非常广泛,但由于变频器逆变电路的开关特性,对其供电电源形成了一个典型的非线性负载,变频器在现场通常与其它设备同时运行,例如计算机和传感器,这些设备常常安装得很近,这样可能会造成相互影响。因此,以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一,其对电力系统中电能质量有着重要的影响。 一、变频器原理及其谐波的产生 变频器是工业调速领域中应用较广泛的设备之一,目前已在企业大量使用。变频器一般采用是交-直-交结构(如图一所示),它是把工频(50HZ)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制,变频调速装置用于交流异步电动机的调速,调速范围广、节能显著、稳定可靠。

(图一)一般通用变频器为交-直-交结构 众所周知,电机的转速和电源的频率是线性关系。 变频器就是利用这一原理将50Hz的工频电通过整流和逆变转换为频率可调方向的交流电源。变频器输入部分为整流电路,输出部分为逆变电路,这些都是由非线性原件组成的,在开断过程中,其输入端和输出端都会产生高次谐波。另外变频器输入端的谐波还会通过输入电源线对公用电网产生影响。 从结构上来看,变频器有交-直-交变频器和交-交变频器之分。目前应用较多的还是交-直-交变频器。变频器主电路为交-直-交,外部输入380V/50HZ工频电源,经三相桥式不可控整流成直流电压,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可调的交流信号。 在电力电子装置大量应用以后,电力电子装置成为最主要的谐波源。 变频器输入侧产生谐波机理:对于变频器而言,只要是电源侧有整流回路的,都将产生因非线性引起的谐波。以三相桥整流电路为例,交流电网电压为一正弦波,交流输入电流波形为方波,对于这个波形,

变频器谐波抑制方法

变频器谐波抑制方法 对小容量的通用变频器,高次谐波很少成为问题,但当使用的变频器容量大或数量多时,往往就会产生高次谐波电流和高次谐波干扰问题,因此对于高次谐波先采取适当的对策和预防措施是非常重要的。 1. 改善变频器结构 可以从变频器自身硬件结构或者整个变频系统的构建方式和设备选择等方面考虑,从根本上减少变频系统注入电网的谐波、无功等污染。 (1) 变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器; (2) 在整流环节采用多重化技术,提高脉波数,可以有效地提高特征谐波次数,降低特征谐波幅值。对于大容量晶闸管变频器可以采取这种方法,利用多重化抑制流向电源侧的高次谐波; (3) 采用高频整流电路,改善整流波形,提高功率因数,直流电压可调节; (4) 逆变环节采用高开关频率高的电力电子器件,如MOSFET,IGBT等,可以提高载波频率比,抑制变频器输出端的高频谐波。 (5) 在逆变环节采用多重化技术,提高脉波数,使输出的电流电压波形更加接近正弦波。但重数越多电路越复杂,可靠性会随之降低,三重化电路可以兼顾输出波形质量和设备可靠性,较理想。 2. 采用合适的控制策略 从变频器控制器这一点出发,可采用更合适的控制策略或者在原来的控制策略基础上作点优化和改进,原理上更大限度地减少谐波的产生。以实际应用中常用的正弦脉宽调制法(SPWM)法和特定消谐法(SHE)法为例。 根据SPWM基本理论,当调制波频率为fr,载波频率为fc,载波频率比N=fc/fr,单极性SPWM控制在输出电压中产生N-3次以上的谐波,双极性SPWM控制在输出电压中产生N-2次以上的谐波。比如,N=25,采用单极性SPWM控制,低于22次的谐波全被消除,采用双极性SPWM控制,低于23次的谐波全被消除。 但输出电压频率较高的时候,由于受到元件开关频率的限制,N值不可能大,SPWM 控制的优势就不太明显了,这个时候选择SHE法可以在开关次数相等的情况下输出质量较高的电压、电流,降低了对输入、输出滤波器的要求。

变频器高次谐波干扰的五大危害

1)变压器电流谐波将增加铜损,谐波电压将增加铁损,其综合结果就是使得变压器的温度上升。谐波还可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振,从而产生噪声污染。 2)变频器当变频器输入电压发生畸变,输入电流峰值增大,就使得变频器整流二极管及电解电容负担加重,容易产生过电压或者过电流,导致变频器的运行不正常。由于变频器属于电力电子装置,很容易感受谐波失真而误动作,从而影响变频器的工作性能和使用寿命。 3)电动机电机绕组存在杂散电容,谐波主要引起电动机的附加发热,导致电动机的额外温升,使得电动机的机械效率下降。谐波的产生还会引起绕组不均匀处过热导致的绝缘层损坏、电机转矩脉冲及噪声的增加。 4)供电线路高频谐波电流使线路阻抗随着频率的增加而提高,对供电线路产生了附加谐波损耗,造成电能的浪费,并且导体对高频谐波电流的集肤效应使线路的等效阻抗增加,导致线路压降增大,输出电缆的截面要相应增大。 5)电力电容器工频状态下,电力系统装设的电容器比系统中的感抗要大得多。但在谐波频率较高时,感抗值成倍增加而容抗值大幅减少,这就可能出现谐振,谐振造成异常电流进入电容器,导致电容器过热,绝缘破坏直至烧毁。 此外,谐波可能导致开关设备、保护电器的误动作,影响计量仪表测量精度。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台,正品现货、优势价格、迅捷配送,是一站式采购的工业品商城!具有 10年工业用品电子商务领域研究,以强大的信息通道建设的优势,以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力,为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关变频器产品的选型,报价,采购,参数,图片,批发等信息,请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/bf8509004.html,。

电力谐波治理的几种方法

电力谐波治理的几种方法 目前常用的电力谐波治理的方法无外乎有三种,无源滤波、有源滤波、无功补偿。下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。6.1、无源谐波滤除装置无源滤波器的主要是用电抗器与电容器构成,无源滤波装置的成本较低,经济,简便,因此获得广泛应用。无源滤波器可以分为并联滤波器与串联滤波器。6.1.1、无源并联滤波器现有的谐波滤除装置大都使用无源并联滤波器,对每一种频率的谐波需要使用一组滤波器,通常需要使用多组滤波器用以滤除不同频率的谐波。多组滤波器的使用造成结构复杂,成本增高,并且由于通常的系统中含有无限多种频率的谐波成分,因此无法将谐波全部滤除。不仅如此,由于并联滤波器对谐波的阻抗很低,通常会使谐波源产生更大的谐波电流,谐振在不同频率的滤波器还会互相干扰,例如7次谐波滤波器就可能会放大5次谐波。因此,如果有人将并联滤波器安装前后的谐波情况做过对比,就会发现:虽然滤波器安装以后影响系统的谐波电流减小,但是各滤波器中以及进入系统的谐波电流之和远远超过未安装滤波器之前,谐波源产生的谐波电流也超过未安装滤波器之前。从广义的角度来讲,频率不等于工频频率的成分统统都是谐波。因此,工频是单一频率,而谐波有无限多种频率,可见谐波具有无限的复杂性,使用并联滤波器的方法显然无法对付无限频率成分的谐波。6.1.2、无源串联滤波器由电感与电容串联构成的LC串联滤波器,具有一个阻抗很低的串联谐振点,如果我们构造一个串联谐振点为工频频率的串联滤波器,并将其串联在线路中,就可以滤掉所有的谐波。这就是本文介绍的串联滤波器,串联滤波器由电感和电容串联而成,并且串联连接在电源与负荷之间,因此串联滤波器的“串联”二字具有双重意思:一个意思表示电感与电容串联,另一个意思表示串联在电路中使用。在三相电路中均接入串联滤波器,由于串联带通滤波器对基波电流的阻抗很小,而对谐波电流的阻抗很大,于是只用一组滤波器就可以滤除所有频率的谐波。串联滤波器对于谐振点频率的电流具有极低的阻抗,对于偏离谐振点频率的电流,则阻抗增大,偏离的越多,阻抗越大。对于比谐振点频率高的电流成分,电感的阻抗为主,对于比谐振点频率低的电流成分,电容的阻抗为主。由于谐波成分通常比基波频率高,因此滤除谐波的工作主要由电感完成,电容的作用是抵消电感对工频基波的阻抗。由于滤除谐波的作用主要由电感完成,因此电感量越大滤除谐波的效果越好。但是电感量越大则价格越高,损耗越大,因此从成本及损耗上去考虑问题则希望电感量越小越好。当电感的基波感抗小于负荷等效基波阻抗的50%时,不能实现良好的滤波效果(负荷等效基波阻抗就是负荷相电压有效值与相电流有效值的比值)。因此电感的基波感抗必须大于负荷等效基波阻抗的50%。对于电容器的选择与电感的选择情况不同,电感的匝数可以随意设计,而电容器的耐压只有固定的若干等级,不能随意设计。比如在低压配电系统中,就只有耐压230V与400V的电力电容器可供选择。由于电容器串联在电路中,电容器中的电流即为负荷电流,当电容器的实际工作电压等于其额定电压时,电容器中流过的电流等于电容器的额定电流,电容器得到充分的利用,因此,当

高压变频器方案

一、概述 高压变频器调速系统是将变频调速技术应用于大功率高压电机调速的一种电力换流装置,是国家大型设备节能技术改造及建设推广项目,应用范围广泛,应用高压变频调速器能大幅度降低电机的电耗,其节能效果一般在30%以上,具有明显的节能与环保效益,对提高企业的能源利用率,延长设备的使用寿命,减少设备运行费用与设备维护费用,确保用户的用电质量与用电可靠性,能起到极大的促进作用。在社会积极倡导各行业节能、减排的今天,甲方同时也做出积极地响应。甲方对现场控制对象(高惯量风机)提出的高性能控制装置高压变频器无疑就是其中的一例。根据现场使用情况、工艺要求,利用选用优良的大功率、高电压变频控制装置,不但可以调节电机的转速、转矩充分发挥其电气机械特性,而且可以更大程度上为钢厂、社会节能同时能够获得的更大的经济效益。本系统方案就是给现场高惯量风机选择一款综合性能较好的高压变频器。 二、被控设备基本参数、工作环境、电网情况 1、风机: 型号:Y5-2*48N026.5F 流量:700000m3/h 转速:965r/min 转动惯量:23000kg/m3 2、驱动电机: 型号:YBPK710-6 额定功率:2240KW 额定电压:6KV 额定电流:261A 变频运行:电动机Y型接法效率:96.0% 功率因素:0.86 绝缘等级:F 3、设备现场环境情况: 温度:0-40℃湿度:≤95%,不凝露 4、10KV电网情况 额定电压:10KV 正常电压波动范围:+/-10% 额定频率:50HZ 频率变化范围:+/-10% 三、高压变频器控制方案及选择 交流变频调速技术是现代化电气传动的主要发展方向之一,它不仅调速性能优越,而且节能效果良好。实践证明,驱动风机、水泵的大、中型笼型感应电动机,采用交流变频调速技术,节能效果显著,控制水平也大为提高。目前,变频调速技术已广泛应用于低压(380V)电动机,但在中压(3000V以上)电动机上却一直没有得到广泛应用,造成这种情况的主要原因是目前在低压变频器中广泛应用的功率电子器件均为电压型器件,耐压值基本都在1200-1800V,研制高压变频器难度较大,为了攻克这一技术难题,国内外许多科研机构及大公司都倾注大量人力物力进行研究,工业发达国家高压变频器技术已趋于成熟,国外几家著名电器公司都有高压大容量变频器产品,典型的如美国A-B(罗克韦尔自动化公司所属品牌)、欧洲的西门子公司、ABB 公司等。这些公司产品的电压一般为3-10kv,容量从250-4000kw,所采用的控制方式、变流方式及其他方面的关键技术也有很大差别。 A-B 从1990 年研制成功并开始投入商业运行的变频器主要采CSI-PWM技术,即电流源逆变-脉宽调制型变频器,采用电流开关器件,无需升降压变压器即可以直接输出6KV 电压,分强制风冷和水冷型,功率从300 到18000 马力,至今已经应用于多个行业上千台应用记录。是最有影响力,最为广泛接受的中压变频技术。美国罗宾康公司采用大量低压电压型开关器件,配合特殊设计的多脉冲多次级抽头输出隔离整流变压器,同样能够实现输出端直接6 千伏输出,由于是大量低压元件串接,故被称之为多极化电压性解决方案。西门子公司和ABB 公司分别采用中压IGBT 和IGCT 器件,是典型的电压型变频器。器件耐压等级为4160/3300V,直接输出电压最高达3300V。所以国内也有将此种方案称为高中方案,对应的将6KV-6KV(如A-B 方案)称为高高方案。中压变频器的发展和广泛应用是最近十几年的事情,相比之下低压变频器的应用却已经有超过二十年的时间。在中压变频器大面积推广应用之前,也出现了另外一种方案。即采用升降压变压器的“高-低-高”式变频器,

谐波标准及变频器谐波干扰的解决方法

谐波标准及变频器谐波干扰的解决方法 谐波标准及变频器谐波干扰的解决方法 一、前言 采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显、调节方便、维护简单、网络化等优点而被越来越多的应用。但是,由于变频器特殊的工作方式带来的干扰越来越不容忽视。变频器干扰主要有:一是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件,其产生的谐波对电网将产生传导干扰,引起电网电压畸变(电压畸变率用THDv表示,变频器产生谐波引起的THDv在10~40%左右),影响电网的供电质量;二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件,在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作。 二、谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害 1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。 2.谐波可以通过电网传导到其它的用电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。 3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。 4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。 5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱。 一般来讲,变频器对电网容量大的系统影响不十分明显,这也就是谐波不被大多数用户重视的原因。但对系统容量小的系统,谐波产生的干扰就不能忽视。 三、有关谐波的国际及国家标准 现行的有关标准主要有:国际标准IEC61000-2-2,IEC61000-2-4,欧洲标准EN61000-3-2, EN61000-3-12,国际电工学会的建议标准IEEE519-1992,中国国家标准GB/T14549-93《电能质量共用电网谐波》。下面分别做简要介绍: 1.国际标准 IEC61000-2-2标准适用于公用电网,IEC61000-2-4标准适用于厂级电网,这两个标准规定了不给电网造成损害所允许的谐波程度,它们规定了最大允许的电压畸变率THDv.

高压变频器输出谐波对电动机的影响

高压变频器输出谐波对电动机的影响 时间:2012-10-05 10:51来源:未知 作者:360期刊网 点击: 107 次 目前、髙压变频器没有统一的电路拓扑结构,由于变频器对电动机的影响主要取决于变频器逆变电路的结构和特性。因而,不同电路拓扑结构的变频器对电动机的影响也是不同的。 输出谐波对电动机的影响主要有谐波引起电动机附加发热、导致电动机额外温升,电动机要降容使用,由于输出波形失真,增加电动机的重复峰值电压,影响电动机绝缘;同时,谐波还会引起电动机转矩脉动。噪声增加。高次谐波引起的损耗增加主要表现在定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗以及附加损耗的增加。其中影响最为显着的是转子铜损耗,因为电动机转子是以接近基波频率旋转速度旋转的,因此对于髙次谐波电压来说,转子总是在转差率接近1 的状态下旋转,所以转子铜损耗较大,而且在这种情况下,除了直流电阻引起的铜损耗外,还必须考虑由于肌肤效应所产生的实际阻抗增加而引起的铜损耗。 普通的电流源型变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似,都是120 度的方波,含有较大的谐波成分,总谐波电流可以达到307。左右。为了降低输出谐波,也有采用输出12脉动方案或设置输出滤波器,输出波形会有很大的改善,但系统的成本和复杂性也会大大的增加。输出滤波器换相式电流型变频器固有的滤波器可以起到一定的滤波作用,所以速度较高时,电动机电流波形有所改善。 三电平变频器与普通的电平变频器相比,由于输出相电压电平数增加,毎个电平幅值相对下降,提髙了输出电压谐波消除算法的自由度,在相同开关频率的前提下,可使输出波形质量比二电平变频器有较大的提高,但输出因谐波使电压波形失真仍达297。电动机电流谐波失真达177。必须采用专用的电动机,如果采用普通电动机,必须设置输出滤波器。 基波旋转磁动势和6倍频率的转子谐波电流共同作用,产生6倍频的脉动转矩, 所以6脉动输出电流源型变频器含有较大的6倍频率脉动转矩。电流源型变频器采用12脉动多重化后,输出电流波形有较大改善,由于5次和7次谐波基本抵消,6倍频率脉动转矩大大降低,剰下的主要为12倍频率的脉动转矩,总的转矩脉动明显降低。脉动转矩在低速时对电动机转速的影响尤为明显。对三相电动机而言,由于60± 1次谐波存在,产生的电磁转矩为。 电动机的转速脉动有以下规律:转速脉动频率分别为电动机基波角频率10.611 倍,其幅值与变频器输出的基波角频率03 或频率0成反比,即输出频率(或电动机转速)越低,转速波动越大,也就是说,电动机在低速运行情况下,为了使转速波动量维持在同一水平,对输出谐波抑制的要求更髙。转速脉动幅值与变频器输出的谐波次数0成反比,即低次谐波所引起的转速脉动比高次谐波的影响更大。所以,要使电动机的转速脉动较小,首先要消除或抑制变频器输出的低次谐波, 将输出谐波往高频推移,不失为减少转速脉动的有效办法。三电平变频器在不采用输出滤波器时,也会产生较大的转矩脉动, 采用输出滤波器后,转矩脉动可大大降低。 由于高速电力电子器件的使用,变频器输出电压变化率对电动机绝缘产生的影响越来越严重。取决于两个方面:一是电压跳变台阶的幅值,它与变频器的电压等级和主电路结构有密切的关系,二是逆变器功率器件的开关速度,开关速度

浅谈谐波的含义及为什么必须治理

浅谈谐波的含义及为什么必须治理 安科瑞王长幸 江苏安科瑞电器制造有限公司江苏江阴214405 1引言 随着科技发展,电子产品大量应用,电网中谐波大量产生,作为设计人员需要了解谐波的成因及危害,以便更好地防御及治理,提高电能质量。 近年来,电气产品行业出于节能和生产的需要,积极运用新技术,大量地运用了可控变流装置、变频调速装置等非线性负荷设备。其所产生的谐波问题直接影响到了公用电网的电能质量,已引起人们的广泛重视。 2谐波产生的原因及影响 2.1谐波的成因 电网中的谐波主要指频率为工频(基波频率)整数倍成分的谐波及工频非整数成分的间谐波,它们都是造成电网电能质量污染的重要原因。根据大量现场测试的分析结果证实,电力变压器也是电力系统中谐波的一个重要谐波源。电力变压器的激磁电流、铁心饱和及三相电路和磁路的不对称,致使在变压器三角绕组的线电压和线电流中也仍然存在三次谐波分量,尤其在负荷低谷时,随着电网电压的升高,变压器铁心饱和程度加剧,产生的谐波含量也随之增大。随着电网大量电容装置的投运,通过对现场谐波实测发现,谐波并不是只有零序分量可被变压器三角绕组所环路,而是波及全网,并给电容装置及电网的正常运行带来影响和威胁。 在民用建筑中,UPS电源、电子调速装备、节能型灯具及家用电器中的计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备应用的大量增加,以及医院等特殊场合的放射X光机、CT机等大型医疗设备等,使各类非线性负荷注入电网的谐波日益增多,造成电网电能质量的污染的影响也越来越大。在这些设备集中使用的地区,如医院、大型商场、居民小区、写字楼、酒店公寓等,谐波污染已相当严重。谐波污染的影响使电能质量明显下降,因此,对电能质量谐波污染的抑制和治理已刻不容缓。 2.2谐波源的分析 2.2.1电力电子设备 电力电子设备主要包括整流器、变频器、开关电源、静态换流器、晶闸管系统及其它SCR控制系统等。由于工业与民用电力设备常用到这类电力电子设备和电路,如整流和变频电路,其负载性质一般分为感性和容性两种,感性负载的单相整流电路为含奇次谐波的电流型谐波源。而容性负载的单相整流电路,由于电容电压会通过整流管向电源反馈,属于电压型谐波源,其谐波含量与电容值的大小有关,电容值越大,谐波含量越大。变频电路谐波源由于采用的是相位控制,其谐波成分不仅含有整数倍数的谐波,还含有非整数倍数的间谐波。 2.2.2可饱和设备 可饱和设备主要包括变压器、电动机、发电机等。可饱和设备是非线性设备,与电力电子设备和电弧设备相比,可饱和设备上的谐波在未饱和的情况下,其谐波的幅值往往可以忽略。 2.2.3电弧炉设备及气体电光源设备 ①电弧炉在熔炼金属过程中的非线性影响将产生大量的谐波 ②气体电光源包括荧光灯、霓虹灯、卤化灯。根据这类气体放电光源的伏安特性。其非线

谐波治理各方案比较分析

谐波治理各方案比较分析 谐波治理的目的包括: 1. 满足电力公司对谐波电流发射的限制要求 2. 释放变压器的有效容量,提高变压器的效率 3. 提高配电系统(包括无功补偿装置、继电保护器、电缆等)的可靠性 4. 为企业内的各类设备提供质量优良的电能,保证制造系统的稳定运行 人们对谐波的危害已经十分熟悉,很多企业也开始重视谐波的治理。谐波治理的目的不同,所采取的方案也是不同的。因此,在确定谐波治理的方案之前,要明确谐波治理的目的。 企业在谐波治理方面投资,要达到的目的如图所示。 满足电力公司的要求是企业进行谐波治理的首要动机。为电力用户提供合格的电能,是电力公司的责任。因此,电力公司要对那些可能污染电网的用户的提出谐波治理的要求。随着越来越多的企业对电能质量的要求提高,电力公司将对电力用户进行更严格的要求。 在目前阶段,出于后面几个目的而进行谐波治理的企业较少。企业仅在出现了故障现象后,才开始考虑谐波治理的问题。其中,谐波导致无功补偿装置烧毁的情况最为常见。 无论谐波治理的最终目的是什么,其本质就是减小负载(可能是一组负载)向电网注入的谐波电流,因为谐波电流是谐波问题的根源。只不过,针对不同的目的,控制谐波电流的位置不同,也就是采用的谐波治理方案不同。 谐波治理的策略 按照谐波治理的位置,可以有三个策略。

第一:在高压母线上治理,采用的设备是SVC、SVG等。 第二:在变压器的下端,低压母线上治理谐波。采用无援滤波器、有源滤波器等。无源滤波器往往会发出额外的容性无功,这在有些场合是不允许的。 第三:在设备的电源入口处治理谐波。这称为就地治理。就地治理是最理想的谐波治理策略。因为,这样相当于将非线性负载转变成了线性负载,谐波导致的一切问题都迎刃而解。 大部分发达国家按照这个策略开展谐波治理。达到这个目的的管理措施就是,要求电气电子设备满足相应的电磁兼容标准(例如,GB17625)要求,电磁兼容标准对谐波电流发射进行了明确的规定。 传统的谐波治理策略 传统的谐波治理项目大多采用策略1和策略2。 这是因为,企业进行谐波治理的初衷仅是满足电力公司的要求,因此,在用策略1和策略2已经足够了。随着企业内部的自动控制设备增加,对电能质量的要求提高,仅采用策略1和策略2就不能满足要求了。 企业要理解谐波治理的深层意义。如果理解了谐波治理是为了获得良好的电能质量,而良好的电能质量正是企业所需要的,就会改变传统的做法。 治理谐波最理想的位置是在谐波源处。也就是将谐波电流封杀在起源处,根本不允许流入电网。这相当于将非线性负载变成了线性负载。设想,如果电网上的负荷全部是线性负荷,那里还有谐波问题。保持内部电网质量的最有效方法就是在谐波源负载的电源入线处安装谐波滤波器。 在谐波源处进行谐波治理,就能够消除谐波带来的各种隐患。因此,在进行系统设计时,要尽量考虑就地谐波治理的方法。

变频器的谐波及常用解决方法

变频器的谐波及常用解决方法 摘要: 随着变频器等电力电子装置的广泛使用,系统的电磁干扰(EMI)日益严重,相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要。本文从谐波的概念入手,结合变频器内部相关知识,分析谐波的产生及其危害,并在此基础上结合本人多年工作实践提出抑制谐波的几种常用方法。 关键词:变频器;谐波;抑制;干扰 由于变频器逆变电路的开关特性,对于其供电电源形成了一个典型的非线性负载,变频器输出侧电压、电流、非正弦或非完全正弦波含有丰富的谐波。由于变频器中要进行大功率二极管整流、大功率晶体管逆变,结果是在输入输出回路产生电流高次谐波,干扰供电系统、负载及其它邻近电气设备。 1 谐波的含义 谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致,当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整数倍。 2 变频器谐波产生机理 变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥式不可控整流成直流电压信号,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。 输入侧产生谐波机理:在整流回路中,输出电压,电流都将产生因其非线性引起的谐波。以三相桥式整流回路为例,交流电网电压为正弦波,交流输入电流的波形为矩形波,对于此方波,按傅立叶级数可分解为基波和各次谐波,通常含有6x+1(x=l,2,3….)次谐波。其中的高次谐波将干扰输入供电系统,单个基波和几个高次谐波组合在一起称作畸波。 输出侧产生谐波机理:在逆变输出回路中,输出电压和电流均有谐波。对于PWM控制的变频器,只要是电压型变频器,不管是何种PWM控制,其输出电压波形为矩形波。其中谐波频率的高低是与变频器调制频率有关,调制频率低(如1~2KHz),人耳听得见高次谐波频率产生的电磁噪声(尖叫声)。若调制频率高(如IGBT变频器可达20KHz),人耳听不见,但高频信号是客观存在。从电压方波及电流正弦锯齿波,用傅立叶级数不难分析出各次谐波的含量。所以,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其它各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。 3 谐波干扰的危害 一般来讲,变频器对容量相对较大的电力系统影响不是很明显,而对容量较小的系统,谐波产生的干扰是不可忽视的,谐波的出现是对电网的一种污染,它使用电设备所处的环境恶化,给周边的通讯带来危害。 4 谐波研究的意义 正因为谐波有如此大的危害,所以我们要研究它。各种谐波源产生谐波给电力系统造成巨大的污染,影响到整个电力系统的运行环境、包括系统中的广大用户,而且其污染影响的范围很广,距离很远。 研究谐波的意义,还在于其对电力电子技术自身发展的影响。谐波是电力电子技术发展的产物,而它的出现已经成为阻碍电子技术发展的重大障碍,它迫使电子领域的人员必须对谐波问题进行更加有效的研究。

变频器谐波干扰的解决方法

变频器谐波干扰的解决方法 变频器以其节能显著,保护完善,控制性能好,使用维护方便等特点,迅速发展起来,已成为电动机调速的主潮流,怎样结合生产工艺要求正确使用变频器并使其充分发挥效益,已成为我们关注的焦点。 近年来,随着我厂变频器投用量增多,变频设备干扰引起故障也在增多,电气设备出现的谐波干扰问题主要表现有以下几方面:(1)谐波干扰导致电力系统无功功率增大,造成功率因数明显降低;(2)现场电机受到变频谐波干扰引起电机噪声与振动增大,温度升高;(3)谐波干扰造成系统电缆故障率增多,绝缘老化,引起电缆对地故障;(4)谐波干扰引起断路器工作不稳定,引起开关误动作;(5)谐波干扰对通讯电路的干扰,引起联锁电路误动作等。 一、变频器的基本原理和电路组成 变频器有主回路和辅助控制电路组成,其中主回路有整流模块、平波电容、滤波电容、逆变电路、限流电阻和接触器等元器件组成;辅助控制电路由驱动电路、保护信号检测电路、控制电路脉冲发生及信号处理电路等组成,如下为变频器逆变电路图。这种电

路特点是,电源采用三相电流全波整流,中间直流环节的储能单元采用大容量电容作为储能元件,负载的无功功率将由它来缓冲。由于大电容的作用,主电路的直流电压比较平稳。然后经过6个功率管IGBT进行信号调制,产生电动机端的电压为方波或波电流。故称为电压型变频器。现在普遍应用的都是电压型变频器。 二、变频器应用中的谐波干扰问题及危害 谈到变频器的谐波干扰问题,首先要了解干扰的来源,变频器本身就是一种谐波干扰源,变频器谐波是由交流电整流电路和直流电转换为交流过程中产生的。当电子元件IGBT工作于开关模式作高速切换时,产生大量耦合性电磁电流。 因此变频器对电气系统内其它电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。在现实工作中,变频器产生的谐波电流从输出端经过电缆传导到电动机定子绕组上,造成电机铜损、铁损大幅增加。致使电机无功损耗增大,温度升高,严重影响电机的运转特性;另一方面变频器输入回路产生的3次谐波经过电源电缆影响到电力系统,它可在变压器内形成环流,造成变压器内部温度升高,影响变压器的使用效率;谐波干扰还会引起断路器保护电路检测产生误差,导致断路器

谐波治理的方法有哪些

谐波治理的方法有哪些 一、谐波的产生原因 近年来,电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势,如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源(UPS),节能荧光灯系统等,这些非线性负载导致电网污染,电力品质下降,引起供、用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。电力污染及电力品质恶化主要表现在以下方面:电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡等。 二、谐波的危害 电源污染会对用电设备造成严重危害,主要有: ?增加输、供和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过热,降低设备的利用率和经济效益; ?谐波电流使输电线路的电能损耗增加,当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时,对输电线 路和电力电缆线路会造成绝缘击穿; ?干扰通讯设备、计算机系统等电子设备的正常工作,造成数据丢失或死机;

?影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能,造成噪声干扰和图像紊乱; ?引起电气自动装置误动作,甚至发生严重事故; ?使电气设备过热,振动和噪声加大,加速绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁; ?造成灯光亮度的波动(闪变),影响工作效益; ?导致供电系统功率损耗增加。 谐波与电力系统中基波叠加,造成波形的畸变,畸变的程度取决于谐波电流的频率和幅值。非线性负载产生陡峭的脉冲型电流,而不是平滑的正弦波电流,这种脉冲中的谐波电流引起电网电压畸变,形成谐波分量,进而导致与电网相联的其它负载产生更多的谐波电流。 我们称“谐波”的存在为一种电力“污染”,既然是污染,那就要进行“排污”。“滤波”从某种意义上说,也是一种“环保”工作,滤除谐波对电网的干扰,净化电网,可以提高供电网络的质量,增加有功功率,减少无功损耗,“节能减排”,功德无量。

完美无谐波高压变频器调试浅析

完美无谐波高压变频器调试浅析 摘要:自1994年罗宾康公司研发制造出世界第一台完美无谐波变频器,后经不断改进发展,又推出基于Pentium处理器全数字控制系统的新一代变频器。其产品以广泛 应用于石油、冶金、化工、发电等领域。 关键词:无谐波高压变频 1 引言 由中化十一建设公司承建的新疆天利高新工程有两台高压烃泵,为了方便调速采用了美国罗宾康公司的两台完美无谐波高压变频器进行驱动。两台烃泵的额定功率为410kW、额定电压为6000V、额定电流49.6A、转速1490r/min。罗宾康高压变频器型号为NXG Harmony Drive P/N459829.00其额定功率为450kW、额定输出电压6000V AC、额定输出电流70A、辅助控制电源:380V 50HZ 30A。完美无谐波高压变频器具有输入输出谐波低、功率因数高、效率高、维护方便、体积小,多电平输出,无需滤波器,对电机适用范围宽,适用于异步电机、同步电机和绕线电机等特点。它的功率因数能达到0.95以上,不需要进行额外的功率因数补偿。高压可以直接输出,省去了输出升压变压器。对电源的要求范围也很宽,可以承受30%的电源电压下降。 2 高压变频器基本原理 其高压变频器采用单个功率电压单元进行叠加的方式高压输出,解决了高压大功率半导体技术的瓶颈。先通过多副边输入变压器降压供给各个单个功率单元,单个功率单元为三相输入,单相输出的交-直-交逆变方式。然后把单个功率单元进行叠加实现高压变频输出,驱动电动机运转。其采用了脉宽调制(PWM)逆变方式,简化了主电路与控制电路的结构,使体积、重量、造价都得到了有效控制。系统的动态也能很好的控制,其输出频率和电压都在逆变器内完成控制和调节,调节速度快,调节过程中频率和电压能很好配合。PWM 逆变器由于输出波形接近于正弦波,对电机提供了较好电源波形,避免了电机由于电源矩形波引起的电机发热和转矩降低等问题。(PWM逆变器是依靠改变脉宽控制其输出电压,通过改变调制周期来控制输出频率。) 单个功率单元电路图: 输入端引入三相交流电经过三相二极管整流、电容滤波成直流,再经过单相逆变桥逆变 输出。

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