变频器的谐波危害及解决方法

变频器的谐波危害及解决方法

闫晓伟

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心,河南 郑州 450000

摘要：在电力部门，和谐风险是该国糖业必须解决的问题之一，以填补传统和谐管理的技术空白。特别是，中国加入世贸组织后，电力供应标准正式被国际电工法规的IEC标准所取代，电力设计总体上与发达国家一致，因此制糖业今后将不得不根据证据解决谐波问题

关键词：变频器；非线性；谐波危害；解决方法

引言

随着氧化铝厂生产工艺的改进，变频器已成为生产工艺的基本设备。由于转炉技术的改进、价格的降低和能耗的降低，氧化铝厂从以前使用的几十个单位变为数万个单位，从而在减少氧化铝配送系统的谐波污染方面带来了好处，并引进了范围广泛的转炉、颗粒剂添加谐波抗原和滤波器可以提高电网质量，降低谐波电流，补偿无功功率，提高功率因数，大大降低变压器、电机和输电线路额外热损失，提高电气设备利用率。

1变频器原理及其谐波的产生

变频器是工业速度领域最常用的设备之一，目前广泛应用于企业。众所周知，发动机速度和供电频率是线性的。变频器采用此原理将50hz频率电源转换为交流电源，并通过校正和反转来调整频率方向。变频器的输入输出是由非线性源组成的整流电路，在切断过程中，输出端和输入端均产生较高的谐波。变频器上的谐波也会通过输入电源线影响公共网络。

2变频器谐波危害

2.1变压器过热，电缆过热

电流通过导体时产生的热量与电流频率的平方成正比。谐波电流频率是基波频率的n倍，因此谐波电流通过导体产生大量热量。谐波电流增加变压器铜消耗，引起局部过热、噪声增大、线圈热增加等。这些高温可降低变压器的使用寿命，防止变压器以额定功率运行，或迫使变压器承受更多热量。电缆必须以旧的电机控制方式切换到变频调速柜，并且必须考虑到导致电缆过热的其他谐波电流。

2.2电机绝缘损坏，电机轴承表面凹凸不平

变频器发出的驱动电压通过电缆传送给电机。电缆越长，电机任一端产生过载的可能性就越大。过电压添加到电动机定子线圈中，引起线圈上的过压冲击，频繁的过压冲击可能损坏电动机线圈的绝缘，低功率电动机更容易受到绝缘冲击。变频器输出电压的方波包含丰富的高频部件，这些部件通过轴承、润滑油和轴承外壳组成的电容通道产生共模电流。由于滚动轴承时处于“已连接”和“未连接”状态，因此将生成一个电气圆弧，以使轴承表面不均匀。总电机功率越大，轴承的不规则性越明显。

2.3保护装置误动作，变频器意外跳闸，PLC控制不准

配电室的大多数保护装置都是根据正弦波的电压和电流设计和校准的。当电源谐波分量较高时，可能会导致电涌保护器错误操作，从而导致变频器本体意外触发，并导致PLC控制系统和相邻设备仪表未经授权显示。

2.4谐波干扰其它电子设备

由于谐波电压畸变率与网络阻抗有关，同一变换器的干扰因网络而异。电源越低(小型变压器、独立发电机、不间断电源)，干扰问题就越普遍。即使在同一个电网中，变频器对安装在不同位置的相同设备类型的影响也不同:变频器越靠近变频器，就越容易受到谐波干扰。

3谐波的抑制

3.1选用适当的电抗器

(1)输入电感。因此，整流器阻抗降低了约30 %，约为感应谐波电流的一半，降低了电压对转换器的影响，改善了三相电源的不对称，提高了输入电源的功率因数(从0.75提高到0.85)。(2)串联恒流链中的恒流抗原。DC抗原在直流母线上串联连接。主要目标是降低输入电流的高谐波构成，提高输入功率因数(增加到0.95)。(3)输出电感(电机电感)。由于电机和变频器之间的电缆分布能力，特别是如果电缆长而粗，调制波可能会导致电路上的电压过高，从而妨碍电机正常工作。百分之五。

3.2在变频器的电源输入端安装无源谐波滤波器

无源谐波补偿装置采用LC调节滤波器的创建方法去除谐波。这种消除方法可以消除谐波，补偿无功、结构简单、成本低。缺点是其补偿特性对电网的阻抗和运行状态敏感，与系统平行共振，从而导致谐波放大，可能导致LC调节滤波器过载或燃烧。LC调节滤波器只能补偿固定频率谐波。在氧化铝可溶性配电柜和两个配电柜的施工中，在进口线的末端安装了无源LC滤波器，随后由于设计不当而改变，安装在铝厂配电室的谐波参数和无源LC滤波器被溶解，并因以下原因停止使用在两个滤波器配电柜实施LC无源滤波器后，输入开关保护装置多次故障，不得不停止使用。

3.3采用多相脉冲整流

电力系统的设备本身已经过修改，不能产生谐波，功率因数可以控制在0.85吗？0.9；如果条件允许或要求将谐波限制在相对较少的范围内，则可以使用多相整流。脉冲整流的12相畸变率约为10 %？15 %，18个阶段39 &？8 %，完全符合国际标准。

3.4选用Ｄ－ＹＮ１１接线组别的三相配电变压器

高压侧线圈在三相变压器中用三角形连接，低压线圈呈星形，中性点连接接地，确保相位电势接近正弦，从而避免相位电势波形失真。届时，该地区低压电网供电的220v负荷，线路电流不超过30a，可使用220v单相电源，否则必须供电给四线220/380v三相电网。

3.5使用混合滤波器

有源滤波器性能高，但价格太高。尽管存在一些缺陷，无源滤波器在价格上还是有很大的优势，并且结合起来能够有效地平衡技术、价格、性能、运营效率等方面的需求。混合滤波器是一种混合滤波器系统，采用无源滤波器串联并联有源滤波器，其与无源滤波器串联混合滤波器系统有源滤波器容量的关系取决于负载类型、补偿目标和负载协调特性。一般而言，使用混合滤波器时，有源滤波器主要用于补偿无源滤波器未补偿的其他谐波二次电流。无源滤波器容量占滤波器总容量的80-90%，有源滤波器容量占滤波器总容量的10-20%。由于负载不稳定，铝厂电气系统不使用混合滤波器，因此难以确定谐波分量的准确性和谐波计算的复杂性，以及混合滤波器技术。

结束语

变频调速装置的应用使交流电源设备的传输达到了一个新的阶段。泵类、通风类、传动类和机械加工设备在冶金领域具有较大的应用面积，但根据不同的生产需要，通常采用调节阀、止回阀、截止阀等流动经济设备。来控制流量、压力、水位等等。近年来，节能和提高产品质量的迫切需要与变换器操作方便、缺乏维护、控制精度高和功能性高等特点相联系；因此，变换器驱动程序已开始逐步取代门、挡板和阀门控制程序。但是，情况既有利也不利，ups谐波扰动的严重性也可能对设备的稳定可靠运行构成威胁。本文根据谐波的概念，分析变频器谐波的原因和危害，提出消除谐波的共同方法和解决方案，以取得更好的效果，满足生产要求。

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