一、前言
采用變頻器驅動(dòng)的電動(dòng)機系統因其節能效果明顯、調節方便、維護簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò )化等優(yōu)點(diǎn)而被越來(lái)越多的應用。但是，由于變頻器特殊的工作方式帶來(lái)的干擾越來(lái)越不容忽視。變頻器干擾主要有：一是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線(xiàn)性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變（電壓畸變率用THDv表示，變頻器產(chǎn)生諧波引起的THDv在10~40%左右），影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開(kāi)關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線(xiàn)上產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。
二、諧波和電磁輻射對電網(wǎng)及其它系統的危害：
1．諧波使電網(wǎng)中的電器元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了輸變電及用電設備的效率。
2．諧波可以通過(guò)電網(wǎng)傳導到其它的用電器，影響了許多電氣設備的正常運行，比如諧波會(huì )使變壓器產(chǎn)生機械振動(dòng)，使其局部過(guò)熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞；還有傳導來(lái)的諧波會(huì )干擾電器設備內部軟件或硬件的正常運轉。
3．諧波會(huì )引起電網(wǎng)中局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使諧波放大。
4．諧波或電磁輻射干擾會(huì )導致繼電器保護裝置的誤動(dòng)作，使電氣儀表計量不準確，甚至無(wú)法正常工作。
5．電磁輻射干擾使經(jīng)過(guò)變頻器輸出導線(xiàn)附近的控制信號、檢測信號等弱電信號受到干擾，嚴重時(shí)使系統無(wú)法得到正確的檢測信號，或使控制系統紊亂。
一般來(lái)講，變頻器對電網(wǎng)容量大的系統影響不十分明顯，這也就是諧波不被大多數用戶(hù)重視的原因。但對系統容量小的系統，諧波產(chǎn)生的干擾就不能忽視。
三、有關(guān)諧波的國際及國家標準
現行的有關(guān)標準主要有：國際標準IEC61000-2-2，IEC61000-2-4，歐洲標準EN61000-3-2，EN61000-3-12，國際電工學(xué)會(huì )的建議標準IEEE519-1992，中國國家標準GB/T14549-93《電能質(zhì)量共用電網(wǎng)諧波》。下面分別做簡(jiǎn)要介紹：
1．國際標準：
IEC61000-2-2標準適用于公用電網(wǎng)，IEC61000-2-4標準適用于廠(chǎng)級電網(wǎng)，這兩個(gè)標準規定了不給電網(wǎng)造成損害所允許的諧波程度，它們規定了最大允許的電壓畸變率THDv。
IEC61000-2-2標準規定了電網(wǎng)公共接入點(diǎn)處的各次諧波電壓含有的THDv約為8%。
IEC61000-2-4標準分三級。第一類(lèi)對諧波敏感場(chǎng)合（如計算機、實(shí)驗室等）THDv為5%；第二類(lèi)針對電網(wǎng)公共接入點(diǎn)和一部分廠(chǎng)內接入點(diǎn)THDv為8%；第三類(lèi)主要針對廠(chǎng)內接入點(diǎn)THDv為10%。
以上兩個(gè)標準還規定了電器設備所允許產(chǎn)生諧波電流的幅值，前者主要針對16A以下，后者主要針對16A到64A。
IEEE519-1992標準是個(gè)建議標準，目標是將單次THDv限制在3%以下，總THDv限制在5%以下。
2．國內標準：
GB/T14549-93中規定，公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值為380V(220V)電網(wǎng)電壓總THDv為5%，各次諧波電壓含有率奇次為4%，偶次為2%。
由以上標準看來(lái)，一般單次電壓畸變率在3~6%，總電壓畸變率在5~8%的范圍內是可以接受的。
四、減少變頻器諧波對其它設備影響的方法
1．增加交流/直流電抗器
采用交流/直流電抗器后（如圖1），進(jìn)線(xiàn)電流的THDv大約降低30%~50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。
2．多相脈沖整流
在條件具備，或者要求產(chǎn)生的諧波限制在比較小的情況下，可以采用多相整流的方法。12相脈沖整流THDv大約為10%~15%，18相脈沖整流的THDv 約為3%~8%，滿(mǎn)足EN61000-3-12和IEEE519-1992嚴格標準的要求。缺點(diǎn)是需要專(zhuān)用變壓器和整流器，不利于設備改造，價(jià)格較高。
3．無(wú)源濾波器
采用無(wú)源濾波器后（如圖2），滿(mǎn)載時(shí)進(jìn)線(xiàn)中的THDv可降至5%~10%，滿(mǎn)足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求，技術(shù)成熟，價(jià)格適中。適用于所有負載下的THDv<30%的情況。缺點(diǎn)是輕載時(shí)功率因數會(huì )降低。
4．輸出電抗器
也可以采用在變頻器到電動(dòng)機之間增加交流電抗器的方法（如圖3），主要目的是減少變頻器的輸出在能量傳輸過(guò)程中，線(xiàn)路產(chǎn)生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在距離變頻器最近的地方，盡量縮短與變頻器的引線(xiàn)距離。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動(dòng)機的連線(xiàn)時(shí)，可不使用這方法，但要做到電纜的鎧在變頻器和電動(dòng)機端可靠接地，而且接地的鎧要原樣不動(dòng)接地，不能扭成繩或辨，不能用其它導線(xiàn)延長(cháng)，變頻器側要接在變頻器的地線(xiàn)端子上，再將變頻器接地。
五、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對設備干擾的方法
上面介紹的方法是減少變頻器工作時(shí)對外設備的影響，但并不是消除了變頻器的對外干擾，如果想進(jìn)一步提高其它設備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫能力，尤其是在變頻器（品牌不同，產(chǎn)生的干擾程度可能不一樣）干擾較嚴重的場(chǎng)合中常用的方法通常有以下幾種：
1．使用隔離變壓器
使用隔離變壓器主要是應對來(lái)自于電源的傳導干擾（如圖4）。使用具有隔離層的隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時(shí)還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離變壓器常用于控制系統中的儀表、PLC，以及其它低壓小功率用電設備的抗傳導干擾。
2．使用濾波模塊或組件
目前市場(chǎng)中有很多專(zhuān)門(mén)用于抗傳導干擾的濾波器模塊或組件，這些濾波器具有較強的抗干擾能力，同時(shí)還具有防止用電器本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類(lèi)用電設備有很多好處。
常用雙孔磁芯濾波器的結構見(jiàn)圖5所示。還有單孔磁芯的濾波器，其濾波能力較雙孔的弱些，但成本較低。
3．選用具有開(kāi)關(guān)電源的儀表等低壓設備
一般開(kāi)關(guān)電源的抗電源傳導干擾的能力都比較強，因為在開(kāi)關(guān)電源的內部也都采用了如圖5結構類(lèi)似的濾波器。因此在選用控制系統的電
來(lái)源:大連普傳
www.bpqonline.com 劉鈞 0411-84821342
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
