调速变频器谐波产生及抑制方法
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低压变频器谐波产生机理和治理方法低压变频器是一种将交流电转换为可变频率、可变幅度交流电的电力电子设备,广泛应用于工矿生产、建筑、交通、机械等领域。
然而,低压变频器的使用会产生谐波问题,给用电设备和电网带来不利影响。
本文将主要介绍低压变频器谐波产生机理和治理方法。
1.非线性负载:低压变频器工作时会导致负载电流的非线性变化,使输入电流产生谐波波形,从而产生谐波。
2.绕组不平衡:低压变频器内部绕组的不平衡会导致谐波,这是由于线圈的不平衡将使线圈中存在电容和自感成分,从而产生谐波。
3.整流装置:低压变频器内部的整流装置会导致电流的非线性变化,从而产生谐波。
1.使用谐波滤波器:谐波滤波器是对低压变频器所产生的谐波进行衰减的设备。
谐波滤波器一般可分为被动谐波滤波器和主动谐波滤波器两种。
被动谐波滤波器是通过在谐波频率上接入谐波电路来达到谐波衰减的目的;主动谐波滤波器则是通过控制器来生成具有与谐波相反相位的电压来对谐波进行抵消。
2.接地处理:对变频器的各个全流程进行接地处理是有效减小谐波问题的方法。
可以采用不同的接地方式,如单点接地、多点接地等。
3.优化调试:低压变频器在设计和调试时,可以通过优化参数等手段来减小谐波问题。
例如优化电源分配、进行适当的线路匹配等。
4.加装隔离变压器:隔离变压器可以有效隔离谐波,减小谐波的影响。
一般来说,低压变频器的输出端加装隔离变压器是有效控制谐波的方法之一综上所述,低压变频器谐波的产生机理主要包括非线性负载、绕组不平衡和整流装置等方面,而治理谐波问题则可以采取谐波滤波器、接地处理、优化调试和加装隔离变压器等方法。
这些方法的使用可以有效地减小低压变频器谐波问题的影响,保障用电设备和电网的正常运行。
变频器谐波治理方案变频器是现代电力传动系统中的核心,其优点包括高效率、低噪声、易于控制和维护。
然而,变频器也会产生谐波,这会给电力系统带来一些问题,如加剧电网电压畸变、损坏设备等。
因此,需要制定一些变频器谐波治理方案来解决这些问题。
第一种谐波治理方案是使用谐波滤波器。
这种方法是通过添加一个LC谐波滤波器来滤除变频器产生的谐波。
通过选用合适的谐波滤波器,可以有效地减少电网的谐波含量,从而达到谐波治理的目的。
然而,谐波滤波器的成本较高,其安装和调试也相对复杂,需要专业的工程师来完成。
第二种谐波治理方案是使用变频器自带的谐波控制技术。
现代变频器通常都具有谐波控制技术,可以通过自带的谐波控制回路来降低谐波含量。
这种方法不需要额外的滤波器,可以减少成本和安装难度。
但需要注意的是,这种方法只适用于小功率的变频器,对于大功率的变频器,谐波控制技术并不是非常有效。
第三种谐波治理方案是使用多电平变频器。
多电平变频器通过使用多级电路来减少谐波含量。
这种方法可以有效地降低谐波含量,并且具有较低的电磁干扰和噪声。
然而,多电平变频器的成本和体积都相对较大,需要更高的设计和维护技术。
第四种谐波治理方案是采用无谐波变频器。
无谐波变频器通过使用原理与多电平变频器相似的PWM调制技术来消除谐波。
这种方法可以有效地消除谐波含量,并且不需要使用谐波滤波器或谐波控制技术。
但需要注意的是,无谐波变频器通常成本较高。
综上所述,针对变频器产生的谐波问题,我们有多种谐波治理方案可供选择。
具体选用哪种方案需要根据不同的应用场合和需求综合考虑。
无论选择何种方法,都需要确保谐波含量在电网允许范围内,并且满足国家相关标准和法规的要求。
变频器常见谐波问题以及解决方法变频器常见谐波问题以及解决方法在现代化港口、矿井、运输港的建设中,变频软启动渐渐替代机械软启动,如常规液力耦合器,CST液力软启动,成为市场主流,其主要原因为可控性高,精度强。
变频器在使用过程中也会相应的出现自己的问题,重点介绍下在现场安装中变频器谐波问题以及处理办法。
就矿井使用的变频器而言,非下运皮带大都使用二象限的,因不需要对电网进行电能反馈,下运皮带在运行以后对电网进行电能反馈,既逆向输送电力,而非使用电力,四象限变频器就是除了正反转外还能控制,实现能量反馈回电网的变频器。
2象限指的就是普通的控制速度的变频器。
内部除了控制方式不同外,硬件方面主要就是4个象限变频器整流和逆变电路都使用可双向导通的半导体元件,一般是IGBT。
而2象限的整流部分一般是晶闸管或二极管。
而就谐波问题而言,问题重点出现在四象限变频器,因产生的奇数次谐波较强,且干扰问题严重,频器正常工作中,由于变频器高次谐波的影响引发控制电路发生串联谐振,造成系统电源故障,就功率等级而言,75KW以上四象限变频器因考虑进行谐波治理,而二象限变频功率在100KW以下可以进行常规处理即可。
在变频器使用过程中,经常出现误指示、乱码等情况;变频器停止工作时系统完全恢复正常。
很明显这是由于变频器高次谐波分量对电源的干扰造成的,通常,对此最为行之有效的办法就是对控制电路的供电电源加装电源滤波器。
在加装市售的通用电源滤波器后,系统恢复了正常,但是随之又有新的问题出现了,控制电路中的熔断器频繁熔断。
停电后对电路进行检查,经现场详细观察发现,在系统逐渐升速过程中,变频器运行输出在某个频段之间时频繁发生短路故障。
而且,将变频器的负载(电动机)断开后,该故障现象仍频繁出现,在去掉电源滤波器后该故障消失。
因此,首先对该滤波器进行了检查,拆开后发现滤波器采用的是常见的π型滤波。
检查发现电源滤波器本身没有任何故障,进一步分析变频器的工作原理可知,在交-直-交型变频器中,电网通过三相整流桥给变频器供电,供电电流利用傅立叶级数可以分解为包含基波和6K±1次谐波(K=1,2,3…)分量等一系列谐波分量,谐波含量随进线电抗和和直流滤波电抗的电感量增加而减少。
谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法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。
关于“谐波的产生和危害有哪些谐波的抑制方法”的详细说明。
1.谐波的产生和危害有哪些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。
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。
2.谐波的抑制方法(一)降低谐波源的谐波含量在谐波源上采取治理措施,从源头上最大限度地避免谐波的产生。
这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时,要注意谐波对供电系统及其供用电设备的影响,采取切实可行的治理措施。
用电业务管理部门要严格把关,对于没有采取治理措施的谐波源用户,要禁止其入网运行。
(二)在谐波源处吸收谐波电流这种方法是对已有谐波进行有效抑制的方法,也是目前电力系统使用最为广泛地抑制谐波的方法。
其主要方法有以下几种:1.无源滤波器无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧,由L、C、R元件构成谐振回路,当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。
这种方法由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
2.有源滤波器有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。
3.防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。
变频器的谐波干扰与抑制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、负载及其他邻近电气设备。
在实际使用过程中,经常遇到变频器谐波干扰问题,下面简单介绍谐波产生的机理、传播途径及有效抑制干扰的方法。
1.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路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。
在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立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大功率逆变元件,其PWM的载波频率为2~3kHz,而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。
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。
2.抑制谐波干扰常用的方法谐波的传播途径是传导和辐射,解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离;解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。
具体常用方法:(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,切断谐波电流。
(2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器,或安装谐波滤波器,滤波器的组成必须是LC型,吸收谐波和增大电源或负载的阻抗,达到抑制谐波的目的。
(3)电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆,并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设,避免辐射干扰。
(4)信号线采用屏蔽线,且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离(至少20cm以上),切断辐射干扰。
(5)变频器使用专用接地线,且用粗短线接地,邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开,使用短线。
变频器谐波的产生与抑制【摘要】随着工业生产自动化技术的逐步提高,变频器使用范围的逐步加大,变频器高次谐波带来的电磁干扰和污染问题也越来越严重,变频器系统的谐波干扰和污染问题也越来越突出,尤其是在高精度仪表和微电子控制系统等应用中,谐波干扰问题尤为突出。
怎样处理好变频器系统的谐波污染对于变频器的进一步推广应用,特别是在对谐波污染要求高的场所尤为关键,本文针对变频器谐波干扰的防范与处理措施进行了研究。
【关键词】变频器;高次谐波;干扰;隔离1.变频器谐波产生机理在电源侧有整流回路的非线性设备,都将因其非线性而产生高次谐波。
变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入的工频电源经晶闸管三相桥路整流成直流,经电容器滤波后逆变为频率可变的交流电。
在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和高次谐波,谐波次数通常为6n±1。
如果电源侧电抗换流重叠!可以忽略,那么第”次高次谐波电流的有效值为基波电流的1/k。
2.高次谐波危害谐波问题由来已久,近年来这一问题由于两个因素的共同作用变得更加严重,这两个因素是:工业界为提高生产效率和可靠性而广泛使用变频器等电力电子装置,使得与晶闸管相关设备的使用迅猛增长,并伴随着谐波源的同步增加和放大;电力用户为改善功率因数而大量增加使用电容器组,并联电容器以谐振的方式加重了谐波的危害。
非线性负荷产生的谐波电流注入电网,使变压器低压侧谐波电压升高,低压侧负荷由于谐波干扰而影响正常工作,另一方面谐波电压又通过供电变压器传递到高压侧干扰其他用户。
在三相回路中,3的整数倍次谐波电流是零序电流,零序电流在中性线中是相互叠加的。
零序谐波电流主要是由三相四线制非线性设备产生的,使供电系统中的中性线电流很大。
当中性线上有较大的谐波电流时,中性导线的阻抗在谐波下能产生大的中性线电压降,此中性线电压降以共模干扰形式干扰计算机和各种微电子系统的正常工作,使控制设备和精密仪器工作不可靠,且故障率高。
变频器高次谐波抑制措施前言变频器是现代工业中普遍应用的电力调节和转换设备,尤其是在运动控制领域。
然而,使用变频器会导致高次谐波的产生,这些谐波将对设备、电网和其他设备造成负面影响,应该引起足够的重视。
因此,本文将讨论变频器高次谐波的产生及其对设备和系统的影响,并介绍抑制高次谐波的措施。
变频器高次谐波的产生变频器将交流电源转换成可调节的直流电源,然后通过逆变器将直流电源转换为可调节的交流电源。
然而,在逆变器输出的脉冲宽度调制 (PWM) 信号中,会产生频率高于基波频率的谐波。
这些谐波对设备和电网会产生不良影响,特别是在高功率和高速应用中。
变频器可能产生 5 至 40 倍于基波频率的高次谐波,这取决于 PWM 与逆变器拓扑、输出滤波器和负载的特性。
每个谐波序列可以进一步分为不同的模式,如交叉模式和共模模式。
高次谐波的不良影响高次谐波的存在将导致以下问题:1.会增加系统的噪声水平并降低通信系统的可靠性;2.在某些情况下,可能引起震动和噪声问题,从而影响系统的机械稳定性;3.可以降低电力传输系统的效率并导致能量损失;4.会纠缠和干扰其他电气设备,导致它们的失效。
因此,必须采取措施来抑制变频器产生的高次谐波。
抑制高次谐波的措施以下是抑制变频器高次谐波的措施:1. 增加输出滤波器适当的输出滤波器可以在一定程度上抑制高次谐波。
通常使用 LC 滤波器作为输出滤波器,可以削减高次谐波的幅值,最大限度地保护负载和电源。
需要注意的是,滤波器的设计需要考虑到负载的电流和逆变器的交叉模式与共模模式。
2. 采用多电平逆变器多电平逆变器是在逆变器输出增加多级电平的电源转换器。
这种拓扑结构可以有效地抑制高次谐波,使输出波形更接近正弦波,从而提高电气设备的运行效率和可靠性。
3. 采用多电平 PWM多电平 PWM 是一种抑制高次谐波的有效方法。
通过增加多个级联输出电平,可以有效消除谐波分量。
此外,使用多电平 PWM 还可以减小逆变器谐波产生的发热量,减少设备的故障率。
变频器产生谐波的危害及解决方法摘要:在交流变频调速方式中,变频器作为一种频率可变的交流电动机驱动器,因其节能效果明显、精度高、运行可靠、维护简单等优点,已经广泛应用于电力、机械、工业、生活等各个领域中。
但变频器主要组成器件是电力电子元件,具有非线性特性及其冲击性用电工作方式,会产生大量谐波,严重干扰电力系统,所以变频器谐波问题日益引起人们的关注。
关键词:变频器;谐波;危害变频器控制的系统具备精度高,运行可靠、调节方便、维护简单、网络化等优点,使得变频器在交流调速领域中得到了很大的发展,已经广泛应用于电力、工业、生活等各个领域。
但变频器的高频基波,高次谐波对电网和其他设备带来的干扰问题亦倍受关注。
一、变频器谐波产生的原因谐波产生的根本原因是由于变频器本身的高频基波所产生。
将直流电通过斩波的方式得到一组脉冲宽度和频率可调的方波脉冲串。
脉冲串的功率包络线近视于正弦波的波形,而基波的实质还是方波脉冲。
而方波是由无限次奇次谐波组成的。
谐波是正弦波,谐波频率是基波频率的奇数倍。
影响最严重的是3次5次7次9次谐波。
从结构组成上变频器可分为直接变频和间接变频两大类。
目前应用较多的还是间接变频器。
间接变频器主电路为交-直-交结构,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。
变频器就是利用这一原理将50Hz的工频交流电通过整流和逆变转换为频率可调的交流电源。
变频器输入部分为整流电路,输出部分为逆变电路,这些都是由电力电子非线性元件组成的,这些电力电子装置成为变频器最主要的谐波源。
因此在其开断过程中其输入端和输出端都会产生谐波。
二、谐波的危害一般来讲,变频器对容量相对较大的电力系统影响不很明显,而对容量小的系统,谐波产生的干扰就不可忽视,谐波电流和谐波电压的出现,对公用电网是一种污染,它使用电设备所处的环境恶化,给周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。
谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在:1、谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。
变频器谐波抑制方法变频器是一种用于控制电动机转速的设备,能够改变电源频率,实现电机的速度调节。
然而,变频器在使用过程中会产生谐波,这些谐波会对电网和其他设备造成不良影响。
为了解决变频器谐波问题,人们提出了以下几种抑制谐波的方法。
1.有源滤波技术:有源滤波是一种通过在变频器输出端配置主动滤波器来消除谐波的方法。
主动滤波器通过监测变频器输出电流,产生等幅反向相位电流,以抵消谐波电流,实现谐波抑制。
这种方法可以有效地去除谐波,但成本较高。
2.无源滤波技术:无源滤波是一种通过电感、电容和电阻等元件构成的无源滤波器来消除谐波的方法。
无源滤波器能够通过选择不同的滤波器参数来抑制不同谐波频率,从而减少谐波对电源和其他设备的干扰。
这种方法成本较低,但只能抑制特定谐波频率。
3.直流耦合技术:直流耦合技术又称为谐波电流恢复技术,是一种将变频器输出电流通过电感等元件耦合到直流电路的技术。
直流电路通过整流滤波器将输出电流转化为直流电,然后再由逆变器将直流电转化为交流电,从而实现谐波电流的恢复。
这种方法可以有效地消除谐波,但对系统稳定性要求较高。
4.直接耦合技术:直接耦合技术是一种将变频器输出电压通过电容等元件耦合到电源网的技术。
电容通过对电流的调制和滤波,可以降低谐波电流对电网和其他设备的干扰。
这种方法成本较低,但对电容参数要求较高。
5.多电平逆变技术:多电平逆变技术是一种将变频器输出电压分解为多个不同电平的交流电压,从而抑制谐波的方法。
多电平逆变技术能够减少电压谐波含量,降低谐波对电网和其他设备的影响。
这种方法适用于大功率变频器,但成本较高。
6.软开关技术:软开关技术是一种利用电路元件的能量储存和释放特性,实现谐波抑制的方法。
软开关技术通过控制开关管的开关时间和频率,减少谐波电流的产生和传输,从而降低谐波对电网和其他设备的干扰。
这种方法成本适中,但对开关管的选择和控制要求较高。
总之,变频器谐波抑制方法有很多种,每种方法都有各自的优缺点,选择合适的方法需要考虑谐波频率、成本和实施难度等因素。
变频器谐波治理一、引言随着工业自动化的不断发展,变频器作为一种重要的电力调节设备,已经广泛应用于各个领域。
然而,变频器在工作过程中会产生大量谐波污染,给电网和其他电气设备带来严重的影响。
因此,对于变频器谐波治理问题的研究和解决具有重要意义。
二、变频器谐波产生原因1. 变频器工作原理变频器是通过将交流电转换为直流电再通过逆变器将直流电转换为交流电实现对三相异步电动机的控制。
在这个过程中,逆变器输出的交流信号是由直流信号经过PWM(脉宽调制)技术转换而来的。
而PWM技术会产生高频谐波信号。
2. 变频器内部元件在变频器内部,存在大量的半导体元件和滤波元件。
这些元件在工作时也会产生谐波信号。
三、变频器谐波对电力系统和其他设备造成的影响1. 对电力系统造成的影响(1)降低功率因数:由于谐波信号包含有大量的高次谐波,这些高次谐波会导致电流和电压的相位差增大,从而降低了功率因数。
(2)增加损耗:谐波信号会导致变压器、电缆、电机等设备中的损耗增加,从而影响设备的寿命。
(3)造成电网振荡:谐波信号还会引起电网共振,产生振荡。
2. 对其他设备造成的影响(1)降低设备效率:谐波信号会对其他设备产生干扰,从而降低了其效率。
(2)导致故障:谐波信号还可能导致其他设备出现故障。
四、变频器谐波治理方法1. 滤波器法滤波器法是目前最常用的一种变频器谐波治理方法。
它通过在变频器输出端添加滤波器来滤除高次谐波。
根据不同的滤波方式,可以将其分为被动滤波和主动滤波两种。
2. 多级变频技术多级变频技术是一种新兴的变频器谐波治理方法。
它通过将单级逆变器改为多级逆变器,从而减小了逆变器输出的谐波信号。
3. 谐波抑制变频器谐波抑制变频器是一种新型的变频器谐波治理设备。
它通过在逆变器中添加额外的电路,从而实现对谐波信号的抑制。
4. 电网侧滤波法电网侧滤波法是一种将滤波器放置在电网侧而不是变频器输出端的方法。
它可以有效地减小电网共振和其他电气设备受到的干扰。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器是一种常见的电器设备,广泛应用于工业生产和家庭生活中。
它通过改变电源的频率和电压来控制马达的转速,从而实现对电动机的调节。
变频器在实际使用中可能会产生高次谐波,给电器设备及人体带来各种危害。
本文将从危害和抑制措施两个方面进行阐述。
变频器高次谐波对电器设备的危害不可忽视。
高次谐波主要表现为电流和电压波形失真,会导致电动机增加工作负载,使其容易出现过热并缩短使用寿命。
高次谐波还会影响电气设备的性能,如引起电力电子设备的故障、电动机输出扭矩降低等。
这些都会增加设备的维修和更换成本,并影响生产效率。
变频器高次谐波对人体的危害也不容忽视。
高次谐波会导致电器设备产生电磁辐射和噪声,对人体健康造成不利影响。
长时间暴露在高次谐波辐射下,可能引起头痛、失眠、疲劳等身体不适症状。
高次谐波还会影响人体神经系统和心脑血管系统的正常功能,增加患病风险。
为了减轻变频器高次谐波带来的危害,需采取相应的抑制措施。
一种常用的措施是使用滤波器来抑制高次谐波。
滤波器可以消除电路中的高次谐波成分,确保电器设备的正常工作。
选择合适的滤波器对于抑制高次谐波非常关键。
增大电源线的截面积和改善接地条件也可以减少高次谐波的产生。
由于高次谐波主要是通过电缆和导线的辐射而传播的,适当调整线路结构和连接方式也能够改善辐射噪声。
采用合适的电缆和导线也是抑制高次谐波的有效措施之一。
电缆和导线的选择应具有良好的抗干扰性能,能够有效地过滤高次谐波信号,并降低其对周围设备和人体的影响。
提高设备的绝缘能力和抗干扰能力也可以减少高次谐波产生的可能性。
变频器高次谐波对电器设备和人体健康都会带来不可忽视的危害。
为了减少高次谐波的产生和传播,需采取一系列的抑制措施,如加装滤波器、改善接地条件、选择合适的电缆和导线等。
这样可以有效地保护设备和人体免受高次谐波的危害。
对于使用变频器的单位和个人来说,还需提高对高次谐波的认识和重视,加强安全防护措施以避免潜在风险。
变频器谐波产生原因与抑制方法的分析变频器(VFD)是一种用于控制电动机转速的装置,通过调整电源频率和电压来改变电机运行速度。
然而,变频器在使用过程中常常会产生谐波,导致电网负载不稳定,影响其他电气设备的正常运行。
本文将分析变频器谐波产生的原因,并介绍一些抑制谐波的方法。
1.变频器本身结构特点:变频器通过高频开关器件(如IGBT、MOSFET等)将直流电源转化为交流电源,在电流开关过程中会产生高频脉冲,这些脉冲会引起电压和电流的谐波。
2.非线性负载:变频器供电的电机通常是非线性负载,即电流与电压不成正比。
非线性负载会引起电流谐波的产生,进而导致电压谐波扩大。
3.电源系统结构:由于电源系统结构及其参数的限制,电源系统的阻抗不匹配可能导致变频器谐波产生。
例如,电容器、滤波器等元件的阻抗变化会引起电源谐波问题。
4.电源负载波动:当电源系统中的其他负载发生波动时,变频器的谐波也会受到影响。
电源负载波动会引起电压波动,进而导致变频器谐波的产生。
针对变频器谐波问题,可以采取以下几种抑制方法:1.安装滤波器:滤波器是一种能够滤除谐波信号的装置,通过调整滤波器的参数(如电容、电感等),可以有效地消除变频器产生的谐波。
2.采用三级变频器:三级变频器是一种设计更为复杂的变频器,通过增加线性输入级、非线性级和滤波级的结构,可以大大减小谐波的产生。
3.提高电压/电流质量监测和控制:通过使用高效的电源和电流控制技术,可以减小电压和电流的波动,从而减小谐波的产生。
4.加强电网监测和保护:定期检查电网的参数,确保电源系统的稳定运行,减小电压波动,从根本上减少变频器谐波产生。
5.优化变频器设计:改进变频器的硬件和软件设计,减小开关脉冲和非线性负载对谐波产生的影响。
总之,变频器谐波的产生主要是由于变频器本身结构特点、非线性负载、电源系统结构和电源负载波动等原因导致的。
为了抑制变频器谐波,可以采取安装滤波器、采用三级变频器、提高电压/电流质量监测和控制、加强电网监测和保护、优化变频器设计等方法。
变频器的谐波危害与控制方法变频器(变频调速器)是一种将电能进行转换,并通过调整电频、电压和电流来控制电机转速和负载的设备。
它在工业生产中被广泛应用,但同时也会带来一些谐波危害。
本文将详细介绍变频器的谐波危害及其控制方法。
现代工业中,变频器广泛应用于电机控制系统,其原理是通过改变电源电压的频率,从而控制电机的转速和负载。
然而,变频器会引起谐波现象,主要包括电流谐波和电压谐波。
1.电流谐波变频器工作时,电源输入端的电流是非正弦波形,会产生大量的谐波电流。
这些谐波电流会对电网及相关设备造成一定的危害,如电网负载能力降低、导线和电缆温升、电气设备运行不稳定等。
2.电压谐波电源输入端的电压也会受到变频器的影响而引起谐波。
这些谐波电压除了对电网和设备产生类似电流谐波的危害外,还可能对变频器本身产生不利影响,如增加电容器的损耗、降低变频器的效率等。
二、变频器谐波危害的影响谐波电流和电压对电网和设备可能造成以下主要影响:1.电网负载能力下降谐波电流引起电网额定电流的损耗,导致电网传输能力减少。
这会对电网的稳定性和可靠性产生负面影响。
2.导线和电缆温升谐波电流会导致电缆和导线的温度升高,可能造成电缆绝缘老化、熔断器跳闸等故障。
3.电气设备运行不稳定由于谐波电流和电压的存在,电气设备可能出现运行不稳定、增加的机械振动和噪音等问题。
4.变频器本身故障谐波电流和电压对变频器本身也会产生负面影响,增加电容器的损耗、降低变频器的效率以及频率器件损坏等。
三、变频器谐波危害的控制方法为了减小变频器谐波危害的影响,以下是一些常用的控制方法:1.滤波器安装滤波器可以有效地减少谐波电流和电压,提高电网的负载能力并减少整个系统的谐波污染。
滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种。
-有源滤波器是通过控制电流和电压来实现谐波补偿,它具有快速响应、高精度等优点,但成本较高。
-无源滤波器则是通过LC谐振电路来抑制谐波,它成本较低,但在稳定性和补偿效果方面有一定的局限性。
变频器的谐波及常用解决方法变频器是一种用于调节交流电源的电器设备。
它广泛应用于工业生产、电力系统、医疗设备和家居电器等领域。
然而,变频器工作时会产生谐波,给电网稳定性和设备运行带来一些问题,因此需要采取一些常用的解决方法。
首先,我们先来了解一下变频器产生的主要谐波类型。
主要谐波有三种类型:整流谐波、逆变谐波和直流谐波。
整流谐波是由于电网被电源单相或三相晶闸管整流电源所供给而产生的,逆变谐波是由于变频器输出电压采用高频脉冲宽度调制技术而产生的,直流谐波是由于变频器直流电源引起的。
这些谐波会导致电网电压畸变、电流畸变和设备损坏等问题。
针对这些问题,以下是一些常用的变频器谐波处理方法:1.加装谐波滤波器:谐波滤波器是一种能够抑制谐波电流的装置。
它按照电网谐波谐波的类型进行设计,能够有效减少谐波对电网的影响,提高电网的稳定性。
谐波滤波器通常分为有源滤波器和无源滤波器两种。
有源滤波器是通过电子元器件对谐波进行补偿和降低,而无源滤波器则是通过电感、电容和电阻等被动元件来吸收谐波。
2.采用多电平逆变器:多电平逆变器可以减少逆变输出电压的谐波含量。
它使用多个电平的开关器件来产生逆变输出电压,以减少逆变谐波的产生。
多电平逆变器可以提高变频器的输出电压质量,减少对电网和设备的影响。
3.使用变压器/电抗器:变频器前、后或中间加装变压器或电抗器可以减少电网电压和电流的谐波。
变频器输入端加装变压器可以降低电网电压的谐波含量,而变频器输出端加装电抗器可以限制谐波电流的流动。
这种方法在一些对电网稳定性要求较高的场合中比较常见。
4.优化系统设计:对变频器系统进行优化设计也是减少谐波的有效方法。
例如,减小谐波电流传输路径的电感,优化谐波电流的流动路径,减小电缆长度和截面积,优化系统的接地方式等。
这些优化措施可以减少电流流动时的电阻和电感损耗,降低谐波电流的大小。
综上所述,变频器产生的谐波问题可以通过加装谐波滤波器、使用多电平逆变器、采用变压器/电抗器以及优化系统设计等方式得到解决。
PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施随着电力电子技术和现代控制理论在交流变频器调速驱动系统的应用,特别是近年来,IGBT等高开关速率的电力电子器件及PWM 变频调速技术的进步,变频器(或逆变器)越来越广泛地应用于工业生产和日常生活中,并且有取代直流调速传动的趋势。
从目前国内看,中小容量的变频器调速系统使用的比较广泛,研制和开发技术还比较成熟,在使用的变频器中,低压变频器和100kW 以下的变频器占绝大多数,其中70%以上应用在风机泵类负载及压缩机上,如供水与供暖系统、输液系统和通风系统。
在我国拖动风机泵类负载的电动机中,虽然大功率在数量上仅占20 %,但在容量上却占80%以上。
因此,大功率电动机的变频调速是现在节能措施中极为重要的手段。
石化、化工、采矿、钢铁、发电及自来水厂等行业所拥有的大功率风机泵类负载节能改造对大功率变频器的需求很大,这对变频器行业来说是一急需开发的市场。
但是,目前在我国变频器的生产厂家中,实际能生产大功率低压变频器的还不多,大多数厂家实际上仅能生产75kW甚至是37kW以下的变频器。
研究PWM逆变器供电对异步电动机的影响,不仅可以对电机和大功率变频器的设计和应用具有现实意义,而且对电机绝缘寿命有重要意义。
PWM供电对电动机的影响PWM变频调速对异步电动机的影响有很多方面,我现在从PWM 变频器对电网和对电动机这两端来看,谈以下主要两点:1. 机端过电压PWM变频器输出的具有陡上升沿或下降沿的脉冲电压却在电动机接线端子及绕组上产生了过电压,造成电动机绕组绝缘的过早破坏,许多变频电动机寿命只有1~2年,甚至有些在试运行期间电动机绝缘就发生击穿破坏。
文献[1]中试验研究表明,很高的电压上升率( )在电动机绕组上产生不均匀的电压分布,随着变频器与电动机之间电缆长度的增加,在电动机接线端子上将产生近2倍高频振荡的过电压,而且电缆越长,过电压的峰值越大,长时间重复性的过电压应力的作用将致电动机绕组匝间绝缘的过早破坏。
浅析调速变频器谐波的产生及抑制方法
【摘要】调速变频器在工业生产中的应用十分普遍,但由于变频器也容易产生的谐波电流,对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰,因此,调速变频器谐波干扰问题引起人们的重视。
本文主要介绍了变频器谐波的危害及产生的原因,并提出了抑制谐波干扰的技术方法,对提高变频器运行的可靠性和安全性提供参考。
【关键词】变频器;谐波;危害;抑制方法
在工业生产中,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。
因此,分析变频器谐波产生的原因,进而采取相应的抑制方法意义重大。
1谐波的危害
谐波对常见的一些电气设备造成的危害如下:(1)对变压器的危害;(2)对交流电动机的危害;(3)对各类开关设备及保护设备的危害;(4)对计量仪表设备的危害;(5)对电力电子设备的危害;(6)对电缆及电力电容的危害。
2 谐波产生原因
变频器分为两大类:直接变频器和间接变频器。
当前,在工频电
网中,间接式变频器应用比较广泛,间接变频器为交流—直流—交流的工作方式。
变频器输入工频电流后,在其内的桥式不可控整流器转换为直流电,之后再由滤波电容滤波,最后再由大功率晶闸管元件逆变为可调频的交流电。
因此,变频器的输入部分实质上是整流电路,输出部分为逆变电路。
但整流元件和逆变元件都为非线性元件,这会让变频器的输入端及输出端都产生谐波。
2.1 变频器输入端产生谐波的原因
目前,调速变频器常用的整流元件多为晶闸管或二极管整流元件。
在带阻感负载的整流电路及采用电感滤波的二极管整流电路中,输入电流为非正弦波,包含有高次谐波成分,最后会给电路带来谐波污染。
2.2 变频器输出端产生谐波的原因
变频器输出端输出的电压和电流是由pwm波和三角载波在交点形成的,不是标准的正弦波形。
结果输出方形电压波和锯齿形电流波,这些波形中可分析出含有很强的高次谐波。
3 对谐波污染采取的抑制方法
目前,对于变频器谐波的污染,治理它的思想是从两个大的方面来进行考虑的:第一是采用所谓的“绿色”变频器。
“绿色”变频器是指产生谐波电流很小的变频器,这类变频器基本上不会带来太大的谐波污染。
第二是治理已产生的谐波污染,同时也对放大谐波污染设备加以改进或修正。
3.1 绿色变频器
绿色变频器要求达到这样的标准,输出和输入的电波均要求十分地接近正弦波形,而且要求输入电流的功率因数可控制,在任何负载的情况下都可以把cosφ调节到1。
另外,输出电波的频率在工频范围之内。
对于普通变频器做如下一些调整,将会达到绿色变频器的标准。
(1)对变频器输入侧的改进及建议
对于变频器输入侧的谐波治理的建议为:第一,在变频器输入侧的整流电路部分与电源之间串联一个内置交流电抗器,电抗器能够很大程度上抑制谐波电流,减少瞬间峰值电涌电流对整流电桥的冲击。
第二是对于四象线运行和动态性能较高的一些场合,变频器的二极管整流电路可以采用全控型电力电子元件组成的pwm型整流电路。
这类整流电路的输入谐波很低,功率因数也可以控制。
第三是对于晶闸管整流元件,可以采用增加脉冲的方法来消除最低次谐波成分。
对于第一种情况,笔者认为应该满足以下几个条件:第一,电源容量与变频器容量之比大于10 :1;第二,内置功率因数补偿设备;第三,三相电压不平衡大于等于30%,这样的条件下适合内置电抗器。
在制造工艺方面,笔者提出以下几个改进的建议:第一,电抗器绝缘等级必须相当高;第二,电抗器与电源线之间的引线尽量与控制线分开走线;第三,电抗器在变频器内安装必须牢固,不能产生噪音及其它事故。
对于第二种情况,提出以下两条建议:第一,pwm整流电路输出
的载波频率必须足够高,以达到抑制谐波目的;第二,避免pwm输出波与三角波相叠加。
对于第三种增加脉冲的情况,笔者建议:绿色变频器的脉冲数在12~24之间为宜。
以6脉冲晶闸管整流电路和12脉冲晶闸管整流电路为例,6脉冲晶闸管输入电流的5次谐波可达20%,而7次谐波成分可达12%,高次谐波可达35次以上。
12脉冲的晶闸管整流电路,由两组晶闸管整流桥串联组成,降低了5次谐波与7次谐波,如图1所示。
采用18脉冲的整流电路,谐波电流失真度会小于5.6%,24脉冲整流电路的谐波失真度更低。
但是增加脉冲,整流电路结构会更复杂,成本增加,工作稳定性下降。
另外,笔者建议,对变频器的整流部分,还可采用整流电路多重化的方法,以及电压矢量菱形调制等方法来对其从结构上加以改进。
(2)对变频器输出侧的改进与建议
对于变频器输出端的谐波抑制,应该做如下调整:第一,将其滤波元件更换为性能更好的噪声滤波器,并且在此处适当降低载波频率;第二,在输出侧内置输出电抗器,此处电抗器要求同输入电抗器的要求相似;第三,采用逆变单元并联多重化方式,让输出电波中的谐波成分相叠加,消除一些谐波成分。
但逆变单元串联或并联的个数不宜过多,2~5单元为佳。
3.2 变频器外谐波治理措施的改进
对于电路中已形成的谐波,治理的常用措施一般为屏蔽、隔离、
接地、滤波以及反治振等。
下面就上述措施加以探讨。
(1)对屏蔽措施的探讨
对于联接在变频器与电动机等电气设备之间的电缆及信号线,将它们穿钢管或者采用铠装。
电缆在进出钢管的这些地方,应做金属箔包裹屏蔽,若采用铠装电缆,在其易磨损段,再加一层铠装。
另外,变频器所在房间,条件允许时可以加装抗辐射干扰滤波器。
笔者认为采用emi滤波器最佳,如图2所示,这样就可以消除或减弱高次谐波以传到或感应耦合等方式形成谐波污染,同时也能使外界干扰不能进入变频器中。
(2)对隔离措施的改进建议
隔离措施是指:将电路中的干扰源和容易受到干扰的设备及元件分隔开,让他们之间不存在电的联系。
具体做法为:
1)把交流电抗器安装在变频器输入侧外面,增加整流阻抗,使谐电波重叠角增大,谐电波被重叠消除,从而抑制住了谐电波成分,可降低谐波30%~50%左右。
笔者建议,将电抗器安装在与变频器零距离处为佳,信号线与电源线分线路,电抗器绝缘性能必须良好。
2)加强信号线路中导线及开关等设备的绝缘性能,杜绝漏电发生,防止谐电波从漏电的地方进入信号线路之中。
3)将信号线分类型进行分隔。
由抗噪声能力来安装在不同的电缆槽、管及桥梁中。
笔者建议,信号线在控制台或控制屏处,接示波器,以方便观察波形是否畸变。
(3)对接地措施的建议
接地措施除了保护人身安全及电气设备的安全,还可以非常有效地抑制谐波对一些电气设备的干扰,也降低一些电气设备对外界的干扰。
具体来讲,变频器及它的控制设备,以及相关的仪表设备都应进行很可靠的工作接地,一般分为信号接地,电源接地,模拟接地等几种形式。
这样仪表设备的测量精度以及控制稳定性就会大大提高,谐波对它们的干扰就会被消除了不少。
笔者建议,各种接地线在没到达接地汇流排时,之间要高度绝缘,并加以金属网罩屏蔽或铠装,以消除接地干扰。
(4)对滤波措施的建议
滤波器可以控制变频器谐波的电磁噪声,也可以抵消外界各种天线电磁波对变频器的干扰及瞬间冲击,甚至是线路电涌对变频器的干扰。
由使用的位置可以把滤波器分为两个类型:输入滤波器和输出滤波器。
(5)对反谐振措施的改进及建议
谐波会对电力电容器带来很大的危害。
电力电容器对电网无功补偿时,也会在电网中形成谐波自谐振,这种自谐振会放大谐波,危机电力电容器的安全,自谐振谐波在5次谐波与7次谐波之间。
所以,这些电力电容器应采用调谐滤波电容器,这种电容器由电容器和电抗器串联组成,能除去自谐振形成的谐波。
目前,常用含6%
电抗器的调谐滤波电容器来消除5次谐波,用含14%的电抗器的调谐滤波电容器来消除7次谐波。
一般可以消除30%左右的低次谐波,同时不会放大谐波。
笔者建议,将文献中所讲的含60%的电抗器与
含14%电抗器的调谐滤波电容器配合使用,以达到较宽范围地消除谐波的目的。
4 结束语
综上所述,可以清楚地了解谐波的危害及产生的原因,在具体治理和抑制谐波上需要把谐波源的抑制技术和抗谐波干扰的技术结合起来,形成治理谐波污染的系统工程技术体系,这就需要人们把已使用的谐波治理措施认真分析研究,加以改进,最终将变频器产生的谐波控制在最小范围内,达到科学合理用电、抑制电网污染、节约能源、提高电源质量的目的。
参考文献:
[1] 冯伟明.探讨变频器产生的谐波危害及治理措施[j].广东科技.2009年第02期
[2] 朱晶波;张庆玲.变频器的谐波干扰与抑制问题的探讨[j].电子制作,2012年12期。