變頻驅(qū)動器諧波及其抑制方法
討論變頻驅(qū)動器的好處往往會引出一個關(guān)于電諧波失真問題。在評估變頻驅(qū)動器時，重要的是要了解諧波是如何提供的，以及諧波有害的情況。
諧波定義
我國三相交流電源的工作頻率通常為50赫茲（每秒50個周期）。這叫做基頻。
諧波是基頻整數(shù)倍的任何電流形式。例如，對于50赫茲電源，諧波頻率為100赫茲（2 x基波）、150赫茲、200赫茲、250赫茲等。
什么引起諧波？
只有當(dāng)線路電壓大于變頻器電源內(nèi)部的直流母線電壓時，變頻驅(qū)動器才會從線路中吸取電流。這只發(fā)生在正弦波的峰值附近。因此，所有的電流都以較短的間隔（即，在較高的頻率）引出。變頻驅(qū)動設(shè)計的變化會影響產(chǎn)生的諧波。例如，配有直流環(huán)節(jié)電感的變頻驅(qū)動器產(chǎn)生的諧波水平與不帶直流環(huán)節(jié)電感的類似變頻驅(qū)動器不同。與使用二極管或可控硅整流器（SCR）的變頻驅(qū)動器相比，在整流器部分使用晶體管的前端有源變頻驅(qū)動器的諧波水平要低得多。
電子照明鎮(zhèn)流器、不間斷電源、計算機、辦公設(shè)備、臭氧發(fā)生器和其他高強度照明也是諧波問題的根源。
顯然，生成波形的大小對生成波形的形狀有影響。如果基波形式（50赫茲）的幅度非常大（5000安培），并且諧波形式非常低（10安培），則合成波形式不會非常扭曲，總諧波失真也會很低。如果諧波電流值相對于基波較高，其影響將更加劇烈。
在自然界中，我們看到了波浪在水中的作用。如果你不斷地往海里扔棒球大小的石頭，你就不會期望改變海浪沖擊海灘的形狀。然而，如果你把同樣大小的石頭扔進浴缸，你肯定會觀察到效果。它類似于電波和諧波失真。
當(dāng)你計算諧波時，你是在計算諧波對特定配電系統(tǒng)中基波電流波形的影響。有幾個程序可以執(zhí)行估計計算。所有這些都考慮到相對于非線性負載（僅在正弦波的一小部分時間內(nèi)牽引功率的負載）的線性負載量（通過整個正弦波牽引功率的負載）。線性荷載與非線性荷載之比越大，非線性荷載對波型的影響越小。
一些公用事業(yè)公司現(xiàn)在對在電網(wǎng)中引入諧波進行處罰，為業(yè)主減少諧波提供激勵。此外，降低諧波水平可以防止同一系統(tǒng)中敏感設(shè)備的潛在問題。有許多方法可以減輕諧波。這里討論了幾種常用的方法。
1、線路電抗器
線路電抗器在電路中增加電抗和阻抗。電抗和阻抗的作用是降低系統(tǒng)中諧波的電流大小，從而降低TDD。線路反應(yīng)器還可以保護裝置不受大電流尖峰和短上升時間的影響。安裝在變頻驅(qū)動器和電機之間的線路電抗器將有助于保護電機免受電流尖峰的影響。在變頻電源和變頻驅(qū)動器之間放置一個線路反應(yīng)器將有助于保護電源免受電流尖峰的影響。線路反應(yīng)器通常僅用于變頻驅(qū)動器和電機之間，當(dāng)獨立式變頻驅(qū)動器安裝在距離電機50英尺以上時。這樣做是為了防止電機繞組在極快上升時間內(nèi)出現(xiàn)電壓峰值。
2、無源濾波器
陷波濾波器是包括由電感器、電抗器和電容器組成的電路的裝置，其設(shè)計目的是提供以目標(biāo)頻率接地的低阻抗路徑。由于電流將通過最低阻抗路徑，這將阻止目標(biāo)頻率的諧波電流通過系統(tǒng)。濾波器可以安裝在變頻器電源面板內(nèi)或作為獨立裝置。陷阱過濾器通常被引用以滿足THD（i）值，如果系統(tǒng)已經(jīng)符合IEEE-519要求，則該值將導(dǎo)致符合IEEE-519要求。
3、有源濾波器
有些設(shè)備測量諧波電流，并迅速產(chǎn)生相反的電流諧波形式。然后，這兩種波形相互抵消，防止在濾波器上游觀察到諧波電流。這些類型的濾波器通常具有良好的諧波抑制特性。有源濾波器可以降低發(fā)電機的尺寸要求。
4、使用主動前端技術(shù)（AFE）的變頻驅(qū)動器
一些變頻驅(qū)動器是用IGBT整流器制造的。IGBT獨特的特性使變頻驅(qū)動能夠主動控制電源輸入，從而降低諧波，提高功率因數(shù)，使變頻驅(qū)動對電源側(cè)干擾的耐受性大大提高。AFE變頻驅(qū)動器具有超低諧波，能夠滿足IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)，無需任何外部濾波器或線路電抗器。這大大降低了安裝成本和發(fā)電機尺寸要求。AFE 變頻器電源提供了利用變頻驅(qū)動和最小化諧波的最佳方法。
5、多脈沖變頻驅(qū)動器
三相變頻驅(qū)動器至少有六個整流器。不過，可能還有更多�；旧现圃焐烫峁�12、18、24和30個脈沖變頻器電源。一個標(biāo)準(zhǔn)的六脈沖變頻器電源有六個整流器，一個12脈沖變頻器電源有兩組六個整流器，一個18脈沖變頻器電源有三組六個整流器等等。如果連接到每臺整流器的電源發(fā)生相移，那么一臺整流器產(chǎn)生的某些諧波在極性上與另一臺整流器產(chǎn)生的諧波相反。這兩種波形有效地相互抵消。為了使用移相，必須使用具有多個二次繞組的特殊變壓器。例如，對于12脈沖變頻驅(qū)動器，將使用一個三角形/三角形Y形變壓器，每個二次相位移動30度。
諧波定義
我國三相交流電源的工作頻率通常為50赫茲（每秒50個周期）。這叫做基頻。
諧波是基頻整數(shù)倍的任何電流形式。例如，對于50赫茲電源，諧波頻率為100赫茲（2 x基波）、150赫茲、200赫茲、250赫茲等。
什么引起諧波？
只有當(dāng)線路電壓大于變頻器電源內(nèi)部的直流母線電壓時，變頻驅(qū)動器才會從線路中吸取電流。這只發(fā)生在正弦波的峰值附近。因此，所有的電流都以較短的間隔（即，在較高的頻率）引出。變頻驅(qū)動設(shè)計的變化會影響產(chǎn)生的諧波。例如，配有直流環(huán)節(jié)電感的變頻驅(qū)動器產(chǎn)生的諧波水平與不帶直流環(huán)節(jié)電感的類似變頻驅(qū)動器不同。與使用二極管或可控硅整流器（SCR）的變頻驅(qū)動器相比，在整流器部分使用晶體管的前端有源變頻驅(qū)動器的諧波水平要低得多。
電子照明鎮(zhèn)流器、不間斷電源、計算機、辦公設(shè)備、臭氧發(fā)生器和其他高強度照明也是諧波問題的根源。
顯然，生成波形的大小對生成波形的形狀有影響。如果基波形式（50赫茲）的幅度非常大（5000安培），并且諧波形式非常低（10安培），則合成波形式不會非常扭曲，總諧波失真也會很低。如果諧波電流值相對于基波較高，其影響將更加劇烈。
在自然界中，我們看到了波浪在水中的作用。如果你不斷地往海里扔棒球大小的石頭，你就不會期望改變海浪沖擊海灘的形狀。然而，如果你把同樣大小的石頭扔進浴缸，你肯定會觀察到效果。它類似于電波和諧波失真。
當(dāng)你計算諧波時，你是在計算諧波對特定配電系統(tǒng)中基波電流波形的影響。有幾個程序可以執(zhí)行估計計算。所有這些都考慮到相對于非線性負載（僅在正弦波的一小部分時間內(nèi)牽引功率的負載）的線性負載量（通過整個正弦波牽引功率的負載）。線性荷載與非線性荷載之比越大，非線性荷載對波型的影響越小。
一些公用事業(yè)公司現(xiàn)在對在電網(wǎng)中引入諧波進行處罰，為業(yè)主減少諧波提供激勵。此外，降低諧波水平可以防止同一系統(tǒng)中敏感設(shè)備的潛在問題。有許多方法可以減輕諧波。這里討論了幾種常用的方法。
1、線路電抗器
線路電抗器在電路中增加電抗和阻抗。電抗和阻抗的作用是降低系統(tǒng)中諧波的電流大小，從而降低TDD。線路反應(yīng)器還可以保護裝置不受大電流尖峰和短上升時間的影響。安裝在變頻驅(qū)動器和電機之間的線路電抗器將有助于保護電機免受電流尖峰的影響。在變頻電源和變頻驅(qū)動器之間放置一個線路反應(yīng)器將有助于保護電源免受電流尖峰的影響。線路反應(yīng)器通常僅用于變頻驅(qū)動器和電機之間，當(dāng)獨立式變頻驅(qū)動器安裝在距離電機50英尺以上時。這樣做是為了防止電機繞組在極快上升時間內(nèi)出現(xiàn)電壓峰值。
2、無源濾波器
陷波濾波器是包括由電感器、電抗器和電容器組成的電路的裝置，其設(shè)計目的是提供以目標(biāo)頻率接地的低阻抗路徑。由于電流將通過最低阻抗路徑，這將阻止目標(biāo)頻率的諧波電流通過系統(tǒng)。濾波器可以安裝在變頻器電源面板內(nèi)或作為獨立裝置。陷阱過濾器通常被引用以滿足THD（i）值，如果系統(tǒng)已經(jīng)符合IEEE-519要求，則該值將導(dǎo)致符合IEEE-519要求。
3、有源濾波器
有些設(shè)備測量諧波電流，并迅速產(chǎn)生相反的電流諧波形式。然后，這兩種波形相互抵消，防止在濾波器上游觀察到諧波電流。這些類型的濾波器通常具有良好的諧波抑制特性。有源濾波器可以降低發(fā)電機的尺寸要求。
4、使用主動前端技術(shù)（AFE）的變頻驅(qū)動器
一些變頻驅(qū)動器是用IGBT整流器制造的。IGBT獨特的特性使變頻驅(qū)動能夠主動控制電源輸入，從而降低諧波，提高功率因數(shù)，使變頻驅(qū)動對電源側(cè)干擾的耐受性大大提高。AFE變頻驅(qū)動器具有超低諧波，能夠滿足IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)，無需任何外部濾波器或線路電抗器。這大大降低了安裝成本和發(fā)電機尺寸要求。AFE 變頻器電源提供了利用變頻驅(qū)動和最小化諧波的最佳方法。
5、多脈沖變頻驅(qū)動器
三相變頻驅(qū)動器至少有六個整流器。不過，可能還有更多�；旧现圃焐烫峁�12、18、24和30個脈沖變頻器電源。一個標(biāo)準(zhǔn)的六脈沖變頻器電源有六個整流器，一個12脈沖變頻器電源有兩組六個整流器，一個18脈沖變頻器電源有三組六個整流器等等。如果連接到每臺整流器的電源發(fā)生相移，那么一臺整流器產(chǎn)生的某些諧波在極性上與另一臺整流器產(chǎn)生的諧波相反。這兩種波形有效地相互抵消。為了使用移相，必須使用具有多個二次繞組的特殊變壓器。例如，對于12脈沖變頻驅(qū)動器，將使用一個三角形/三角形Y形變壓器，每個二次相位移動30度。
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