變頻器諧波對(duì)其它設(shè)備干擾的防止措施

3 變頻器輸出側(cè)諧波干擾

變頻器輸出側(cè)的諧波干擾途徑分傳導(dǎo)和輻射，在傳導(dǎo)的過程中，與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導(dǎo)線又會(huì)產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾;變頻器輸出側(cè)諧波輻射對(duì)附近的無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾。

3.1 諧波干擾的危害

1)變壓器電流諧波將增加銅損，電壓諧波將增加鐵損，綜合結(jié)果是使變壓器溫度上升，影響其絕緣能力，并造成容量裕度減小。諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振，及引起鐵芯磁通飽和或歪斜，而產(chǎn)生噪聲。損失隨頻率之增大而增加，故諧波的高頻帶成分比低頻成分對(duì)增加變壓器的溫升快，是比較重要的因素。

2)電動(dòng)機(jī)輸出諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響主要是引起電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的額外溫升，電機(jī)往往要降額使用，由于輸出波形失真，增加電動(dòng)機(jī)的重復(fù)峰值電壓，影響電動(dòng)機(jī)的絕緣，諧波還會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，以及噪聲增加。

3)電力電容器組一般電容器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，規(guī)定其最大電流只容許35%的超載，但實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于諧波的影響，以致常發(fā)生嚴(yán)重過載。由于電容器的阻抗伴隨頻率的增加而減少，故當(dāng)諧波產(chǎn)生時(shí)，電容器即成為一陷流點(diǎn)，流入大量電流，

因而導(dǎo)致過熱，增加介電質(zhì)的應(yīng)力，甚至損壞電力電容器。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振條件時(shí)，會(huì)發(fā)生振動(dòng)短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。

4)開關(guān)設(shè)備由于諧波電流的存在，開關(guān)設(shè)備在起動(dòng)瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，致使暫態(tài)恢復(fù)電壓的峰值增加，以致破壞絕緣。開關(guān)設(shè)備一旦出了問題，消弧線圈將無法正常將電弧引入消弧室內(nèi)，從而使開關(guān)設(shè)備無法正常斷開電路。所以當(dāng)諧波過大時(shí)，常會(huì)引起一些無熔線開關(guān)跳脫，產(chǎn)生誤動(dòng)作，也很容易使一些開關(guān)里的電力熔絲(保險(xiǎn)絲)熔斷。

5)保護(hù)電器電流中含有諧波，必產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩，改變電器的動(dòng)作特性，以致引起誤動(dòng)作。

例如接地故障電器無法分辨零序電流或三次諧波電流，假若三次諧波電流太大，必會(huì)引起誤動(dòng)作，零序保護(hù)跳閘;而且諧波會(huì)將快速及低加速的電器改變成慢速及高加速的電器;對(duì)一般電器都會(huì)稍許改變其操作特性;又依諧波成分的不同，電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)矩可能會(huì)倒反;或大諧波電流通過電器線圈，常會(huì)因過熱而損壞。一般而言，諧波應(yīng)限制在10豫以下，才不致影響保護(hù)電器的正常工作。

6)計(jì)量儀表瓦時(shí)計(jì)(電能表)等計(jì)量儀表，因諧波而會(huì)造成感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩，使誤差增大，降低精確度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知，若有20豫的5 次諧波成分，將產(chǎn)生10豫耀15豫的誤差。過大的諧波電流，也很容易將儀器里的線圈損壞。

7)電力電子設(shè)備在多種場合，電子設(shè)備常會(huì)產(chǎn)生諧波的電流源，且很容易感受諧波失真而誤動(dòng)作。這種設(shè)備?？恐鴾?zhǔn)確的電壓零交叉原理或電壓波形的形態(tài)來進(jìn)行控制或操作。若電壓有諧波成分時(shí)，零交叉點(diǎn)移動(dòng)、波形改變，以致造成

許多誤動(dòng)作。例如不斷電系統(tǒng)的同步裝置，將因取不到正確的零交叉點(diǎn)，而影響到整個(gè)系統(tǒng)的操作。

8)照明設(shè)備諧波對(duì)白熾燈而言，會(huì)影響其壽命，當(dāng)諧波增加時(shí)，將使燈泡壽命縮短。至于熒光燈或水銀燈的起輝器，有時(shí)裝有電容，此電容器與起輝器及線路的電抗，可能對(duì)某一頻率的諧波形成共振電路，這將產(chǎn)生額外的熱損，甚至?xí)p壞該燈具。

9)通信設(shè)備輸電線中，若含有諧波，則將產(chǎn)生額外的磁場及電場，以致干擾通信線路。

10)電視及音響設(shè)備諧波會(huì)使各種電子設(shè)備發(fā)生雜訊、影像錯(cuò)亂或閃爍，會(huì)使電晶體及電容器等零件劣化而發(fā)生故障，對(duì)其性能和壽命都有不良的影響。

11)電腦設(shè)備會(huì)因電源電壓波形的失真，而引起誤動(dòng)作。

3.2 防止變頻器輸出諧波的措施

防止變頻器輸出側(cè)諧波干擾的對(duì)策，大致可分為兩類，第一屬于傳統(tǒng)方式，即從降低雜訊入手，如采用高于人耳不能聽到的開關(guān)頻率高的電力電子器件，如MOSFET，IGBT 等;在變頻器輸出端后加裝濾波器使送至電力設(shè)備前的電源波形為正弦波;改善PWM 調(diào)制方法，降低諧波含量;用閉環(huán)控制的方法，如ADSM 及DSMC，來改善一般傳統(tǒng)PWM 的諧波現(xiàn)象。第二類屬于新嘗試，其基本的觀念及作法是企圖將無意義的雜訊轉(zhuǎn)變可選擇的資訊，如果將聲音依著不定期的資訊內(nèi)容而變化，聲音就不僅僅只是普通聲音，它可以傳送某些資訊，如音樂或警示。主要采取的措施有：電壓變極諧波消除法;減少PWM控制諧波的低頻部分;采用空間電壓矢量改善PWM控制的輸出波形;采用多電平變頻器可以使輸出諧波電流約1豫。

3.3 防止干擾的對(duì)策

為了防止干擾，采用圖圓所示的方案。變頻器本身用鐵殼屏蔽，輸出線用鋼管屏蔽，并與其它弱電信號(hào)分別配線，附近的其它靈敏電子設(shè)備線路也要屏蔽;為了減少電磁噪聲，可以配置輸出濾波器;為了減少對(duì)電源的污染，可配置輸入濾波器或零序電感，還可與晶閘管整流裝置，功率因數(shù)補(bǔ)償器并聯(lián)使用。電源變壓器容量大于10倍變頻器容量，或電源電壓不平衡率超過3豫時(shí)需接電源匹配用電感器，采用電感后對(duì)電源改善效果良好，小容量變頻器安裝有匹配電感時(shí)使功率因數(shù)有提高，大容量時(shí)雖對(duì)功率因數(shù)無提高，但可改善變頻器運(yùn)行，同時(shí)起到濾波作用。