學術論壇科技資訊SCIENCE科技資訊變頻器諧波的產生和抑制趙建光（河北機電職業技術學院054048）變頻器在電力拖動系統中的應用因其節能效果顯著，調節簡單維護方便，可實現網絡化應用等優點，得到了廣泛的應用。但變頻器中要進行大功率二極管整流，大功率晶體管逆變。結果在輸入輸出回路產生電流高次諧波，干擾供電系統、負載及其他鄰近電氣設備，對公用電網產生影響。

　　從結構看來，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類，間接變頻將工頻電流通過整流器變成直流，然后再經過逆變器將直流變換成為可控頻率的交流。直接變頻器則將工頻交流變換成可控頻率的交流，沒有中間的直流環節。它的每相都是一個兩組晶閘管整流裝置反并聯的可逆線路，正反兩組按一定周期相互切換，在負荷上就獲得了交變輸出的電壓，輸出的電壓的幅值決定于整流裝置的控制角。頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率，目前應用較多的是間接變頻器。

　　間接變頻器外部輸入工頻電源經三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經濾波電容濾波及大功率晶體管開關逆變為頻率可變的交流信號。在整流回路中，輸入的電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅立葉級數分解為基波和高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統，在逆變輸出回路中輸出電流信號是PWM載波信號調制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變的元件其PWM的載波頻率為23kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM比較高載頻可達15kHz，同樣輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾，另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設備。

　　一般來講，變頻器的諧波危害對大容量的電力系統影響不是十分明顯，但是對于系統容量相對容量比較小的系統，諧波的干擾就不可忽視，它對于公用的電網是一種污染會對電網中的其他設備產生不良的影響。

　　1諧波使公用電網的元件產生了附加的諧波損耗，降低了發電、傳輸及用電設備的使用率，大量的三次諧波流過中線時會使線路過熱甚至發生火災。

　　諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產生機械振動、噪音和過電流，使電容器、電纜等設備過熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

　　3諧波會引起公用電網局部的并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大的增加，甚至引起嚴重事故。

　　諧波會對臨近的通訊系統產生干擾，導致通訊質量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統無法正常工作。

　　變頻器方便、高效和巨大利益的同時。對電網注入了大量的諧波和無功功率，使電能質量不斷的惡化。另一方面，隨著以計算機為代表的大量敏感設備的普及應用，人們對公用電網的供電質量要求越來越高，許多國家和地區已經制定了各自的諧波標準。我國也分別于1984年和1993通過了“電力系統諧波管理規定”和*GB/T-14549-93標準“，用以限制供電系統及用電設備的諧波污染。抑制諧波的基本思路有三種，其一裝設諧波補償裝置來補償諧波，其二是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波且可提高功率因數，其三是在市電網絡中采用適當的措施來抑制諧波，具體有以下幾種：變頻器的輸入側功率因數取決于裝置內部的AC/DC變換電路系統，可利用并聯功率因數校正DC電抗器，電源側串聯AC電抗器的方法，使進線電流的波形畸變大約降低30%?50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

　　裝設有源電力濾波器除了傳統的LC調試濾波器目前還在應用外，目前諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器。它串聯或是并聯于主電路中，實時從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等，方向相反的補償電流，從而使電網電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，其特性不受系統的影響，無諧波放大的危險，因而倍受關注。

　　在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方法。

　　12相脈沖整流波形畸變大約為10%?15%，18相脈沖整流的波形畸變約為3%較高。

　　目前市場上有很多專門用于抗傳導干擾的濾波組件。這些濾波器具有較強的抗干擾的能力，同時還具有防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，對各類用電設備有很多好處。

　　大容量的變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術。幾千瓦到幾百千瓦的高功率因數整流器主要采用PWM逆變器可構成四象限交流調速用變頻器。這種變頻器不但輸出電壓、電流為正弦波，輸入電流也為正弦波，且功率因數較高，還可以實現能量的雙向傳遞，代表了這一技術的發展方向。

　　六、加大信貸支持力度。各銀行和非銀行金融機構，要積極發展面向個體私營企業的貸款零售業務，開辦融資租賃、公司理財和賬戶托管等業務。允許民營企業用房產、土地使用權、有效證券和無形資產作抵押取得貸款。

　　七、完善中小企業信用擔保體系，政府加大對中小企業擔保資金的投入，實現在擔保資金結構上的多元化，完善和擴大擔保機構的功能和服務范圍。大力支持具備條件的民營企業國內外上市融資、發行企業債券。積極搭建產權交易、股份托管、質押典當等地方性資本交易市場，健全產權交易規則和監管制度，推動產權順暢流轉，合理有效地利用民間資本。

　　八、嚴格清理行政、事業收費項目，收費標準和收費范圍，除國家法律法規和國務院財政、價格主管部門規定的收費項目外，任何部門和單位無權向個體工商戶、民營企業強制收取任何費用。收費一律履行“兩證一卡”制度，實行收費公示制度，并一律按比較低限額收取，強化收費行為約束。對違反規定的收費和搭車收費，企業和個體工商戶有權拒繳并向紀檢、監察、物價部門舉報。

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