一。前言

采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显。调节方便。维护简单。网络化等优点而被越来越多的应用。但是,由于变频器特殊的工作方式带来的干扰越来越不容忽视。变频器干扰主要有:一是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件,其产生的谐波对电网将产生传导干扰,引起电网论文网电压畸变(电压畸变率用THDv表示,变频器产生谐波引起的THDv在10~40百分号左右),影响电网的供电质量;二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件,在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作。

二。谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害

1。谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。

2。谐波可以通过电网传导到其它的用电器,影响了许多电气设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

3。谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。

4。谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。

5。电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号。检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱。

一般来讲,变频器对电网容量大的系统影响不十分明显,这也就是谐波不被大多数用户重视的原因。但对系统容量小的系统,谐波产生的干扰就不能忽视。

三。有关谐波的国际及国家标准

现行的有关标准主要有:国际标准IEC61000-2-2,IEC61000-2-4,欧洲标准EN61000-3-2,EN61000-3-12,国际电工学会的建议标准IEEE519-1992,中国国家标准GB/T14549-93电能质量共用电网谐波。下面分别做简要介绍:

1。国际标准

IEC61000-2-2标准适用于公用电网,IEC61000-2-4标准适用于厂级电网,这两个标准规定了不给电网造成损害所允许的谐波程度,它们规定了最大允许的电压畸变率THDv。

IEC61000-2-2标准规定了电网公共接入点处的各次谐波电压含有的THDv约为8百分号。

IEC61000-2-4标准分三级。第一类对谐波敏感场合(如计算机。实验室等)THDv为5百分号;第二类针对电网公共接入点和一部分厂内接入点THDv为8百分号;第三类主要针对厂内接入点THDv为10百分号。

以上两个标准还规定了电器设备所允许产生谐波电流的幅值,前者主要针对16A以下,后者主要针对16A到64A。

IEEE519-1992标准是个建议标准,目标是将单次THDv限制在3百分号以下,总THDv限制在5百分号以下。

2。国内标准

GB/T14549-93中规定,公用电网谐波电压(相电压)限值为380V(220V)电网电压总THDv为5百分号,各次谐波电压含有率奇次为4百分号,偶次为2百分号。

由以上标准看来,一般单次电压畸变率在3~6百分号,总电压畸变率在5~8百分号的范围内是可以接受的。

四。减少变频器谐波对其它设备影响的方法

1。增加交流/直流电抗器

采用交流/直流电抗器后,进线电流的THDv大约降低30百分号~50百分号,是不加电抗器谐波电流的一半左右。

2。多相脉冲整流

在条件具备,或者要求产生的谐波限制在比较小的情况下,可以采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDv大约为10百分号~15百分号,18相脉冲整流的THDv约为3百分号~8百分号,满足EN61000-3-12和IEEE519-1992严格标准的要求。缺点是需要专用变压器和整流器,不利于设备改造,价格较高。

3。无源滤波器

采用无源滤波器后,满载时进线中的THDv可降至5百分号~10百分号,满足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求,技术成熟,价格适中。适用于所有负载下的THDv<30百分号的情况。缺点是轻载时功率因数会降低。

4。输出电抗器

也可以采用在变频器到电动机之间增加交流电抗器的方法,主要目的是减少变频器的输出在能量传输过程中,线路产生的电磁辐射。该电抗器必须安装在距离变频器最近的地方,尽量缩短与变频器的引线距离。如果使用铠装电缆作为变频器与电动机的连线时,可不使用这方法,但要做到电缆的铠在变频器和电动机端可靠接地,而且接地的铠要原样不动接地,不能扭成绳或辨,不能用其它导线延长,变频器侧要接在变频器的地线端子上,再将变频器接地。

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