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变频器的谐波电流操控办法

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…

变频器是现代工业中广泛运用的设备。由于用变频器操控风机和水泵能够显着节约电能,因而运用日益广泛。可是,变频器作业时发生严峻的谐波电流,这已经成为电网的首要污染源。

  变频器谐波带来的最常见的毛病现象是,无功补偿设备损坏,跳闸,变压器过热,同一个电网上的其他电子设备受搅扰,等等。

  首要是低压变频器作业时发生严峻的谐波电流,中高压变频器一般适用12脉或18脉整流电路,发生的谐波电流很小。

  低压变频器之所以发生谐波电流,是由于变频器的输入端是整流电路。整流电路是最典型的谐波源。一般低压变频器的输入端是三相六脉整流电路,变频器的电流波形如图1(a)所示,谐波电流的频谱如图1(b)所示,首要成份是:5、7、11、13、17、19等(6N1的规则)。总谐波电流畸变率THID与变频器的品牌、变频器的功率、电网体系的阻抗、变频器的负载等要素有关。

  图1 变频器的输入电流波形和频谱

  变频器的谐波电流发射与变频器的品牌有关,首要是由于不同品牌的变频器中所运用的滤波电路的不同,这包含,是否内嵌了直流电抗器或沟通电抗器、滤波%&&&&&%的容量巨细等。

  一般,变频器的额外功率越小,发生的谐波电流发射越严峻,表1是不同功率的变频器发生的谐波电流发射。需求留意的是,这儿讲的谐波电流发射严峻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。了解这个特色很重要,这意味着,很多的小功率变频器一起作业时,他们发生的谐波电流要比相同功率的一台大功率变频器发生的谐波更严峻。例如,10台11kW的变频器作业时向电网注入的谐波电流要大于一台110kW变频器作业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 ~ 40HP 80~100%
50 ~ 150HP 60~80%
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。这提示咱们不要用功率余量过大的变频器。例如,假如用22kW的变频器驱动11kW电机的电机时,要比用11kW的变频器驱动发生更大的谐波电流发射。请读者考虑其间的道理,这关于加深了解谐波电流发生的机理非常有利。

  同一台变频器所发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,或许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。表中,电网的阻抗用额外电流时的电压降来表明,1%表明在额外电流下,电网上的电压降为额外电压的1%。可是,需求留意的是,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损害更小。由于,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作业反常的首要原因。

  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%

5

0.8

0.6

0.5

0.46

0.42

0.4

7

0.6

0.37

0.3

0.22

0.2

0.16

11

0.18

0.12

0.1

0.09

0.08

0.073

13

0.1

0.075

0.06

0.058

0.05

0.049

17

0.073

0.062

0.04

0.036

0.032

0.03

19

0.06

0.042

0.03

0.028

0.025

0.022

THID

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,一般在变频器的电源输入端装置电抗器。这便是依据表2的原理。输入电抗器的电感量也用电抗率表明,1%表明电抗器上的电压降为额外电压的1%。电抗率越大,电抗器减小谐波电流的作用越显着。一般,电抗率不能大于5%,否则会影响变频器的正常作业。

  一般,运用电抗器很难将谐波电流畸变率减小到30%以下。要取得抱负的谐波电流操控作用,要在变频器的电源输入端装置专用的谐波滤波器。

  需求留意的是,传统的陷波器型谐波滤波器不适用于变频器的谐波电流操控。首要是由于,这种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。处理变频器谐波电流最抱负的设备是HTHF通用谐波滤波器,这种滤波器专门为变频器类的负载开发,能够确保谐波电流畸变率THID < 8%。有源滤波器尽管也有很好的滤波作用,可是其自身比变频器还要杂乱,不适合于为单台变频器配套运用。

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