变频器高次谐波干扰及对策

时间：2023-03-21来源：佚名

1、高次谐波的产生

　　一般电压在380~500V的低压变频器，其主电路都采用“交－直－交”线路，而且是电压型的，它的输入具有整流电路，输出用IGBT逆变电路，所以输入电压是正弦波形，电流是非正弦波形；输出电压是非正弦（阶梯形）波形，电流近似正弦（SPWM调制）。

　　总之，不论输入输出均存在非正弦，会产生高次谐波。尤其是输出影响较大。当变频器容量≤10%电源变压器容量时，影响是不大的。当容量超过以上值时，高次谐波的影响就不容忽视了，就必须采用一定的防干扰措施。

　　根据谐波分析，在变频器电路中不含3次及3的整数倍谐波分量。在三相对称系统中，3的整数倍谐波可自行消除，可以不考虑，亦无偶次谐波。其各次谐波峰值可达到的百分比如下表所示：

2、高次谐波的危害

　　2.1　使电源电压畸变，电压质量下降，线损增大；

　　2.2　使电机发热（电流谐波增加铜耗，电压谐波增加铁耗），效率下降，COSφ减少；

　　2.3　使电机震动增大，转速不稳，产生抖动；

　　2.4　使电机噪音增大；

　　2.5　高次谐波与电线电容谐振产生过电压，危害绝缘强度，使之耐压降低，以至造成过电压击穿（线路长时更危险）；

　　2.6　使电容器产生过热，增加损耗，以至产生电击穿或热击穿；

　　2.7　使电路三相输入电流不平衡度加大（最大时可差50%的线电流）；

　　2.8　干扰计算机系统正常工作，使电子设备工作不稳定，严重时甚至无法工作或设置参数过大影响正常工作。

3、高次谐波的对策

　　3.1　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。

　　3.2　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。

4、高次谐波的标准

　　中国国标GB12668－90的具体规定如下：

　　电压畸变≤10%，奇次谐波≤5%，偶次谐波≤2%，短时（小于30秒）≤10%。与美、英、德、日、澳大利亚规定值略大些，主要考虑国情。

5、高次谐波的限值

　　按实际运行经验，高次谐波在下列范围内，一般可以正常使用：

　　电机：10～20%，电子开关：当＞10%时误动作；

　　仪表：电压畸变＜10%，电流畸变＜10%，误差＜1%的；

　　计算机：超过5%就会受干扰。

6、高压变频器的高次谐波问题

　　高压变频器是指3KV，6KV，10KV电压级，功率300～10000KW的变频器。因其电压高，功率大，谐波问题更要注意。一但有干扰，影响更大，危害更严重。因此92年美国制定IEEE95标准来规定高压变频器的各项指标。但一些制造商对以下参数都已达标或超标，具体如下：