电流谐波的衡量

未来的 IEC 61000-3-12 – 更加适用于变频器，将取代 IEC 61000-3-4 – 本标准已经经常纳入考虑
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电流谐波标准之术语
标准所提供的THD的限值与电源的阻抗有关（这样与短路电流有关）.
短路功率 ( Ssc) 三相短路功率的值通过标称系统电压Unominal 和设备公共耦合点 (PCC)的阻抗Z计算获得 Ssc = U²nominal / Z
变压器，电缆，其它电气元件的过载… 对周围敏感设备的干扰
整流桥和变频器电容的过载
功率因数校正电容的过载
谐振的危险
D Cowenku.baidu.com
1 THDI 2
例如对功率因数的影响：
输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步 ”，相移角基本为零，而相移系数CosPhi=1。
考虑谐波产生的无功的影响，功率因数为D。 如果不采取任何措施，D=0.90--0.92 谐波产生功率损耗和干扰
设备的视在标称功率 ( Sequ) 通过标称线电流 Iequ 和标称电压 Up (单相) 或 Ui (相间). Sequ = Up Iequ ，单相设备 Sequ = 3 Ui Iequ ，平衡三相设备
短路比 ( Rsce) – Rsce = Ssc / 3 *Sequ ，单相设备 – Rsce = Ssc / Sequ ，三相设备
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变频器谐波典型值
不采取任何滤波措施
0.75-15KW
>100%
18.5-30KW
80-100%
37-110KW
60-80%
132KW及以上 50－70％
例如ATV38在不加外置进线电抗器的情况下的谐波含量大致为：
KW THDI(%) KW
5.5 169.25
55 75.09
250 57.24
7.5 160.87
75 70.13
280 53.99
11 153.81
315 50.13
15 146.68
无电抗器
内置1％电抗器
无电抗器
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电流谐波标准
IEC/EN61800-3 应用于变速驱动装置
指几个基本的标准，与变频器的功率额定值有关
=
+
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电流谐波的衡量
总的电流谐波畸变率 (THDI) • THDI = 谐波大小相对于基波信号大小的百分比
THDI
I
2 2

I
2 3

I
2 4

.
.I
2 n
I1
谐波通过频谱分析仪测量或计算获得
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电流谐波的危害
Irms 1 THDI 2
电流谐波产生功率损耗和干扰 总的输入电流方均根值的增加 (可达 50%) 电源的电压畸变 (电压谐波) 功率因数的降低
电抗器 无源滤波器 有源前端滤波器 十二脉冲整流和十八脉冲整流 整套装置的一体化解决方案
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电抗器
交流线路电抗器
直流母线电 抗器
电抗器的作用是平滑了电流波形，从而抑制了谐波畸变。 可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧
的直流电抗器。
在特定条件下三相平衡配电网络的电流发射限制
最小 Rsce
谐波次数的等级
In/I1*%
I5
I7
I11
I13
33
10.7
7.2
3.1
2
120
40
25
15
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* I1 = 基准基波电流; In = 谐波电流分量
允许的总的 电流畸变率%
THD 13 48
PWHD 22 46
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削弱谐波的可选方案
无附加电抗器
THDI = 150%
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I (A) 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
在稳定运行的情况下，变频器的进线每相电流的波形如图所示， 其幅值由负载决定，也与电容值有关。
该波形可以分解为基波和各次谐波。 由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的
倍数，只有6m+1/6m-1，为 5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,49,… 谐波的次数越高，幅值越小。
所有这些标准应用于第一类环境“民用” 对第二类环境“工业”目前没有标准
标准: IEC 61000-3-2: – I< 16A 每相，对非专业设备，如脚踏车（跑步机？） 很少遵守 (成本太 高)
IEC 61000-3-4: – 16A < I < 75A 每相，对专业或非专业设备 – I < 16A 每相，对专业设备，例如面包机
内容
电流谐波的产生 谐波的影响 谐波标准 谐波抑制的方法 IEEE-519标准及其对策 谐波抑制方法比较 总结
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变频器的输入电流波形
通用低压变频器实际上是一种交-直-交型电源变换器，其前半部分 是整流器，先将三相或单相交流电源通过不可控（全二极管）或 半可控（三个二极管和三个晶闸管）整流桥整流成为直流。
THDI(%) KW
THDI(%)
0.75 183.36 18.5 76.58
90 96.47
1.5 165.42
22 72.96
110 88.69
2.2 157.19
30 64.32
132 81.09
3 147.58
37 69.23
160 68.18
4 142.05
45 66.91
200 64.09
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电流谐波标准
对每相Irms > 16A 的变频器的标准 IEC 61800-3 指技术报告 IEC 61000-3-4:
平衡三相设备的电流发射限制
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电流谐波标准
Up1 I5 0
5 - 180°
每相电流16A < Irms < 75A的变频器的标准 未来的 IEC61000-3-12 相对于IEC6100-3-4更加适用于交流变频器 – 如果线路电流的5次谐波相对于基波电压的相移： 90° < < 150°则变压器的损耗较低. – 那么对于一个等效的Rsce，变频器允许的THID可以较高. – 例如 : 相对于IEC61800-3-4标准, 针对THID＝ 48%， Rsce从350减少到 120