變頻器諧波對其它設(shè)備干擾的防止措施

1 變頻器輸入側(cè)諧波對其他設(shè)備的干擾

一般連接變頻器的電源系統(tǒng)還并聯(lián)有電力電容器、發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等負(fù)載，變頻器產(chǎn)生的諧波電流會(huì)按著電源系統(tǒng)和并聯(lián)的負(fù)載各自的阻抗分流到其中，其結(jié)果是對各電氣設(shè)備的影響較大。

1)電力電容器由于諧波引起并聯(lián)諧振，則有異常電流流入電容器，其結(jié)果是導(dǎo)致電容器過熱，絕緣層被破壞。通常，當(dāng)電源阻抗充分小(電源設(shè)備容量大)時(shí)產(chǎn)生的故障很少，但要考慮高次諧波對低壓電力電容的影響，因此可使用帶6豫串聯(lián)電抗器的電力電容器來減小諧波干擾，電抗器與電力容器、變頻器連接圖如圖1所示。

2)自用發(fā)電機(jī)自用發(fā)電機(jī)給變頻器供電或在同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)的系統(tǒng)中接入變頻器，則變頻器產(chǎn)生的高次諧波電流流向同步發(fā)電機(jī)，在同步發(fā)電機(jī)的制動(dòng)繞組和勵(lì)磁繞組引起感應(yīng)電流，根據(jù)其大小，發(fā)熱產(chǎn)生的損耗增加(輸出功率降低)，可能導(dǎo)致電機(jī)過熱、壽命縮短等。假設(shè)諧波電流產(chǎn)生的損耗與逆相電流產(chǎn)生的損耗相等，設(shè)法使諧波產(chǎn)生的等效逆相電流在柴油機(jī)傳動(dòng)同步發(fā)電機(jī)中規(guī)定的逆相容許電流值(額定電流的15豫)以下，同步發(fā)電機(jī)的諧波影響可以減輕，等效逆相電流I2可由式(1)求出。

當(dāng)同步發(fā)電機(jī)諧波電流產(chǎn)生的損耗較大，超過阻尼繞組的容許值時(shí)，必須選擇數(shù)個(gè)大等級容量的或選用反相耐量大的發(fā)電機(jī)。另外，在變頻器的輸入側(cè)接入改善功率因數(shù)用的電抗器、減少高次諧波電流也是有效的。在變頻器輸入側(cè)接入改善功率因數(shù)用電抗器，雖不能一概而論，但大體可以考慮發(fā)電機(jī)的容量為變頻器容量2 倍以上;如不接入改善功率因數(shù)用電抗器，有時(shí)需要3倍以上的發(fā)電機(jī)容量。

3)保護(hù)繼電器繼電器的種類非常多，充分掌握諧波的影響是困難的，但可以考慮由過電壓及熱損壞產(chǎn)生的絕緣損壞，振動(dòng)引起的機(jī)械破壞等方面，在實(shí)用上幾乎沒有問題，但是如果電壓電流的有效值大幅度超過額定值，偶爾會(huì)發(fā)生線圈

的過熱燒損現(xiàn)象。

(1)關(guān)于誤動(dòng)作對于圓盤感應(yīng)式的過電流及過電壓繼電器，其誤動(dòng)作的可能性小。對于靜止式的，有的以有效值為基準(zhǔn)而動(dòng)作，此時(shí)如果含有高次諧波，在接近額定值處也會(huì)有誤動(dòng)作的可能。

(2)關(guān)于動(dòng)作特性對于圓盤感應(yīng)式的保護(hù)繼電器，如果含有諧波則動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間有增大增長的傾向，但在實(shí)用上多沒有問題。

4)指示電氣儀表指示電氣儀表的動(dòng)作原理大體可分為有效值響應(yīng)式和平均值響應(yīng)式。

有效值響應(yīng)式基本上不受高次諧波的影響，根據(jù)磁通的非線性(它與使用的鐵芯材料和磁回路設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān))，有時(shí)對精度有些影響。平均值響應(yīng)式在其動(dòng)作原理上由于所含奇次諧波的波形有效值與平均值的差將影響此種原理的儀表。

2 防止變頻器輸入側(cè)諧波干擾的對策

為了將諧波產(chǎn)生的種種干擾防患于未然，應(yīng)該在發(fā)生源(變頻器)側(cè)抵制高次諧波。首先主電路可選擇采用多脈沖數(shù)整流、多電平輸出形式，諧波少對電網(wǎng)的污染也小，如表1 所列。從表中看出主電路整流脈波數(shù)多三電平輸出可達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的要求。還可采用動(dòng)態(tài)消除諧波的方法，當(dāng)然成本就會(huì)增加，但要比較權(quán)衡。

但是，以現(xiàn)有的兩大技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件要將產(chǎn)生的高次諧波全部消除是困難的。當(dāng)前必須把高次諧波發(fā)生側(cè)和受到高次諧波干擾的裝置側(cè)協(xié)調(diào)起來，作為系統(tǒng)的整體實(shí)施，這在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上是最有效的對策。

2.1 在變頻器輸入側(cè)的對策

防止變頻器輸入側(cè)諧波干擾的措施，通常有在變頻器輸入側(cè)設(shè)置交流電抗器、交流濾波器及采用整流器多重化等方法，這些對策的使用方法及特點(diǎn)可參考相關(guān)文獻(xiàn)，在此不再贅述。

2.2 被干擾設(shè)備的對策

設(shè)備對諧波容計(jì)值數(shù)據(jù)如下。

1)電動(dòng)機(jī)在電壓畸變?yōu)?0豫耀20豫以下時(shí)無大問題。

2)電子開關(guān)電壓畸變超過10豫誤動(dòng)作。

3)儀表在電壓畸變10豫，電流畸變10豫時(shí)，誤差在1豫以下。

4)計(jì)算機(jī)電壓畸變超過5豫產(chǎn)生干擾。

上述設(shè)備發(fā)生問題時(shí)，必須將電源系統(tǒng)分離，以免受高次諧波的影響或者在輸入側(cè)裝設(shè)抑制諧波流入的裝置。