学术论坛科技资讯SCIENCE科技资讯变频器谐波的产生和抑制赵建光（河北机电职业技术学院054048）变频器在电力拖动系统中的应用因其节能效果显著，调节简单维护方便，可实现网络化应用等优点，得到了广泛的应用。但变频器中要进行大功率二极管整流，大功率晶体管逆变。结果在输入输出回路产生电流高次谐波，干扰供电系统、负载及其他邻近电气设备，对公用电网产生影响。

　　从结构看来，变频器可分为间接变频和直接变频两大类，间接变频将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成为可控频率的交流。直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节。它的每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路，正反两组按一定周期相互切换，在负荷上就获得了交变输出的电压，输出的电压的幅值决定于整流装置的控制角。频率决定于两组整流装置的切换频率，目前应用较多的是间接变频器。

　　间接变频器外部输入工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压信号，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关逆变为频率可变的交流信号。在整流回路中，输入的电流的波形为不规则的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和高次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统，在逆变输出回路中输出电流信号是PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变的元件其PWM的载波频率为23kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM比较高载频可达15kHz，同样输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接干扰，另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。

　　一般来讲，变频器的谐波危害对大容量的电力系统影响不是十分明显，但是对于系统容量相对容量比较小的系统，谐波的干扰就不可忽视，它对于公用的电网是一种污染会对电网中的其他设备产生不良的影响。

　　1谐波使公用电网的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、传输及用电设备的使用率，大量的三次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。

　　谐波影响各种电气元件的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪音和过电流，使电容器、电缆等设备过热，绝缘老化、寿命缩短以至损坏。

　　3谐波会引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述的危害大大的增加，甚至引起严重事故。

　　谐波会对临近的通讯系统产生干扰，导致通讯质量降低，甚至信息的丢失，使通讯系统无法正常工作。

　　变频器方便、高效和巨大利益的同时。对电网注入了大量的谐波和无功功率，使电能质量不断的恶化。另一方面，随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用，人们对公用电网的供电质量要求越来越高，许多国家和地区已经制定了各自的谐波标准。我国也分别于1984年和1993通过了“电力系统谐波管理规定”和*GB/T-14549-93标准“，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。抑制谐波的基本思路有三种，其一装设谐波补偿装置来补偿谐波，其二是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波且可提高功率因数，其三是在市电网络中采用适当的措施来抑制谐波，具体有以下几种：变频器的输入侧功率因数取决于装置内部的AC/DC变换电路系统，可利用并联功率因数校正DC电抗器，电源侧串联AC电抗器的方法，使进线电流的波形畸变大约降低30%?50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

　　装设有源电力滤波器除了传统的LC调试滤波器目前还在应用外，目前谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，其特性不受系统的影响，无谐波放大的危险，因而倍受关注。

　　在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方法。

　　12相脉冲整流波形畸变大约为10%?15%，18相脉冲整流的波形畸变约为3%较高。

　　目前市场上有很多专门用于抗传导干扰的滤波组件。这些滤波器具有较强的抗干扰的能力，同时还具有防用电器本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能，对各类用电设备有很多好处。

　　大容量的变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术。几千瓦到几百千瓦的高功率因数整流器主要采用PWM逆变器可构成四象限交流调速用变频器。这种变频器不但输出电压、电流为正弦波，输入电流也为正弦波，且功率因数较高，还可以实现能量的双向传递，代表了这一技术的发展方向。

　　六、加大信贷支持力度。各银行和非银行金融机构，要积极发展面向个体私营企业的贷款零售业务，开办融资租赁、公司理财和账户托管等业务。允许民营企业用房产、土地使用权、有效证券和无形资产作抵押取得贷款。

　　七、完善中小企业信用担保体系，政府加大对中小企业担保资金的投入，实现在担保资金结构上的多元化，完善和扩大担保机构的功能和服务范围。大力支持具备条件的民营企业国内外上市融资、发行企业债券。积极搭建产权交易、股份托管、质押典当等地方性资本交易市场，健全产权交易规则和监管制度，推动产权顺畅流转，合理有效地利用民间资本。

　　八、严格清理行政、事业收费项目，收费标准和收费范围，除国家法律法规和国务院财政、价格主管部门规定的收费项目外，任何部门和单位无权向个体工商户、民营企业强制收取任何费用。收费一律履行“两证一卡”制度，实行收费公示制度，并一律按比较低限额收取，强化收费行为约束。对违反规定的收费和搭车收费，企业和个体工商户有权拒缴并向纪检、监察、物价部门举报。

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