变频器谐波干扰的形成

2017-11-08

变频器是利用电力电子半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能的控制装置。利用变频器拖动电动机,起动电流小,可以实现软起动和大范围的无级调速,方便地对电机转速进行控制,使得电动机的运行符合实际工况需求,节能效果显著,因而变频器在工业生产中得到了越来越广泛的应用。

一、电磁兼容

电磁兼容EMC是指电气设备或系统在所处的电磁环境中可靠的发挥其功能,并对该环境中的其他设备或系统不产生不允许的干扰的能力。

二、外界对变频器产生的干扰

在交流电网中,由于许多非线性负载的电气设备的投入运行,其电压、电流波形实际上已经是在不同程度有所畸变的非正弦波。畸变的非正弦波通常是周期性电气分量,依据傅里叶级数分析,可分解成基波分量和基波量整数倍的谐波分量。而变频器的整流器一般采用三相桥式晶闸管整流电路,当变频器接入已经发生畸变的交流电网,只要电源侧有非线性引起的谐波,输出侧通常就含有高次谐波干扰电网。

三、变频器对外界产生的干扰

变频器的整流桥和晶闸管逆变电路对于电网来讲就是非线性负载,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,这样,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的信号,这些谐波除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外,还有许多频率很高的谐波成分。

四、 高次谐波干扰的危害

谐波电流和谐波电压的产生,对公用电网是一种污染,它使得系统内用电设备的使用条件恶化,对其工作性能和寿命产生不利影响;对系统内通信系统及电子设备产生干扰,容易干扰通信线路并导致电子设备发生故障。

谐波对电力设备或电力系统的危害主要表现在:

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)变频器当泰州伟创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。

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。

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。

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