簡論變頻器廣泛應用對電力系統(tǒng)的影響

圖15 變頻器工作功率為85kW時輸入側(cè)電流波形

5.3 改善變頻器輸入電流不對稱措施

從目前的研究看來，輸入電流不對稱現(xiàn)象存在的時間段往往不長，且只在部分拓撲類型的變頻器中體現(xiàn)，從5.1中的分析來看，整流電路簡單的控制方式以及直流側(cè)電容容量的限制是造成輸入電流不對稱的主要因素，因此本文就改善輸入電流不對稱現(xiàn)象，提出以下幾條建議：

(1) 變頻器盡量在額定的功率下運行，使得直流環(huán)節(jié)的充放電電流影響變得相對微弱;

(2) 直流環(huán)節(jié)的電容器容量不宜選擇的太小，保證一定的容量以降低充放電電流的波動幅值，改善整流環(huán)節(jié)輸出電流的畸變程度，可以較好的改善變頻器輸入電流的不對稱程度;

(3) 變頻器整流環(huán)節(jié)可以采用更優(yōu)化的整流變換電路，比如高頻整流電路，可以改善整流輸入波形，提高功率因數(shù)，且功率可雙向流動，直流側(cè)電壓調(diào)節(jié)特性好;

(4) 可以對整流環(huán)節(jié)采取多重化技術(shù)，提高整流電路的脈波數(shù)，降低整流環(huán)節(jié)輸出電壓的波動性，減少直流環(huán)節(jié)電容器的充放電電流值。

另外，還可以綜合整流、逆變環(huán)節(jié)考慮，合理確定整流和逆變電路的開關(guān)觸發(fā)角，使整流電路輸入電流的三相波形盡量對稱，這個方面還有待進一步的研究。

6 不合格電能對變頻器本身的影響

變頻器產(chǎn)生諧波以及造成功率因數(shù)不平衡破壞電網(wǎng)的電能質(zhì)量，大量變頻器的廣泛應用對電網(wǎng)造成的污染越來越嚴重，首當其沖的是影響到其自身的正常運行。變頻器產(chǎn)生的諧波電流在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生壓降，使得其輸入電壓波形發(fā)生畸變，長時間運行在這樣的環(huán)境下，開關(guān)損耗大大增加，開關(guān)元件壽命大大縮短，變頻器很容易損壞;變頻器在輸入波形失真的情況下長時間運行，會導致整流環(huán)節(jié)控制失靈，引起開關(guān)元件誤動作，甚至在開關(guān)過程產(chǎn)生過電壓燒壞元器件;如果不及時采取相應措施改善輸入波形，不僅影響到變頻器的正常工作，還會造成分別與變頻器輸入端和輸出端連接的相關(guān)電氣設(shè)備燒損。這樣的實例也越來越多，在近幾年的工作中已經(jīng)多次目睹類似事故。

7 結(jié)語

大量變頻器的廣泛應用對電網(wǎng)造成的污染越來越嚴重，以諧波污染最為典型，其他方面的不良影響也隨著對變頻器的深入研究開始逐漸凸現(xiàn)，放任問題的嚴重化和擴大化而不提前采取合理有效的措施，無論從諧波治理效果還是治理成本方面考慮都是流失最佳時機。本文從硬件結(jié)構(gòu)、控制策略以及外接濾波電路等三個方面提出了一系列抑制變頻器諧波污染的方法和措施，變頻器不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的諧波有針對的抑制措施，對于變頻系統(tǒng)一個整體而言，綜合應用各種措施對于改善變頻系統(tǒng)的輸入輸出波形指標會更有效;另外本文對變頻器低載時產(chǎn)生的輸入電流不對稱引起功率因數(shù)不平衡現(xiàn)象作了分析，并提出了相應的改善建議。