提高变频器功率因数的措施

　　一、变频器的无功功率与功率因数
　　
　　变频器输入侧功率因数偏低的原因，与工频电动机的运行功率因数低有着重要的区别。由于电动机是感性负载，运行电流的相位滞后于电压，功率因数的高低取决于电流与电压之间的相位关系，如图1所示。而变频器功率因数低是由其电路结构造成的。变频器通常是“交一直一交”式结构，即三相交流电源经三相整流桥和滤波电容器变为直流，再经控制电路和逆变管转换为频率可调的交流电。在整流过程中，如图2所示，只有当交流电源的瞬时值大于直流电压UD时，整流二极管才会导通，整流桥中才有充电电流，显然，充电电流总是出现在电源峰值附近的有限时间内，呈不连续的脉冲波形。这种非正弦波具有很强的高次谐波成分。高次谐波的瞬时功率一部分为“+”，另一部分为“一”，属于无功功率。这种无功功率使得变频调速系统的功率因数较低，约为O.7～0.75。

　　二、提高功率因数的措施
　　
　　由于变频器输入侧功率因数较低的原因。不是电流波形滞后于电压，而是高次谐波电流造成的，所以不能通过并联补偿电容器来提高功率因数。而应设法减小高次谐波电流，具体措施就是接入电抗器，见图3。图中AL是交流电抗器，接在三相电源与整流桥之间。DL是直流电抗器，接在整流桥与滤波电容器之间。使用其中一种就有明显效果，两种共同使用可将功率因数提高到0.95以上。直流电抗器除了提高功率因数外。还能限制接通电源瞬间的充电涌流。另外，不允许在变频器输出端，即与电动机的连接端并接电容器。因为变频器输出的所谓正弦波，实际上是脉冲宽度和占空比的大小按正弦规律分布的脉宽调制波，这个脉冲序列是变频器中逆变管不断交替导通形成的，如果在输出端接入电容器，则逆变管在交替导通过程中，不但要向电动机提供电流，还会增加电容器的充电电流和放电电流，会导致逆变管损坏。

　　三、电抗器的选用
　　
　　电抗器对大部分变频器来说不是标准配置，是选配件。应根据需要选用。常用的直流电抗器规格见表1。交流电抗器规格见表2。

　　四、交流电抗器的相关应用
　　
　　有时为了降低设备投资的成本而不接交流电抗器，容忍变频调速系统在低功率因数下运行。但在下列运行环境中连接交流电抗器则是必需的：

　　1.如与变频器在同一供电系统中的电子设备较多，变频器的高次谐波将影响电子设备正常工作，这时应在变频器输入侧连接交流电抗器，同时用1000V、100nF-220nF的电容器进行滤波，尽量减小高次谐波的干扰，如图4所示。

　　2.同一供电系统中有容量较大的可控硅设备，由于可控硅设备也会导致电压波形的畸变，与变频器相互产生影响，因此，两种设备的输入端都应接入交流电抗器。

　　3.多台变频器运行于同一供电系统中，除了变频器之间互相影响外，还会导致相邻设备工作失常，这时每台变频器输入端都应接入交流电抗器。

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