新型变频设备的发射 测定探讨

　　1 变频器对电网产生谐波污染的原因

　　主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为电压型和电流型两类。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

　　变频器由三部分构成，第一部分是将工频电源变换为直流功率的“整流器”，第二部分是吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，第三部分是将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

　　六脉波电压型变频调速系统典型电路六脉波电流型变频调速系统典型电路图中： G―――三相电源；U R、U S、U T―――相电压；U RS、U ST、U TR―――线电压；I R、I S、I T―――线电流；U DC―――滤波电容。

　　变频器输入侧的非线性整流会产生谐波，对变频电路电源侧的谐波分析不仅要考虑到直流侧对电源侧的作用，还应考虑到逆变器输出交流侧通过直流环节对电源侧的影响。一般认为，在整流电路输出直流电流时，开关器件的换相使得在电源侧产生谐波电流。但是，在变频器起动过程中，逆变电路输出可变频率的交流电流到电机侧，同时，六脉波桥式逆变电路在直流侧产生了 6 倍输出功率的脉动分量，在直流电路中表现为纹波电流。对电源侧来说，这些纹波电流通过工频相控整流电路开关操作的耦合，被工频分量调制产生间谐波，导致波形畸变。波形畸变高次谐波次数及量值与整流形式有关，一般整流脉冲次数越多，谐波对电源 50 Hz 频率污染越小。

　　2 变频器谐波测量的负载条件

　　变频器谐波测试按照标准 IEC61800 － 3：2004 进行测试。标准要求小于 75 A 的变频器在制造商规定的 100% 额定 R. M. S 输入电流下测试谐波，大于等于 75 A 的变频器在制造商规定的100% 额定 R. M. S 输入电流下，或者至少在总谐波量最大的电机稳态运行模式下测量谐波。本文主要讨论小于等于 75 A 的变频器，该输入电流通过将变频器连接到一个制造商规定的电机和一个使该电机能稳定运行的机械负载来得到，如所示。连接在变频器输出端口的电机负载可用电气负载来代替，该电气负载应包含一个电抗器和一个电阻所示。

　　变频器谐波测量的负载条件（电机负载）变频器谐波测量的负载条件（电气负载）3 小于等于 16 A 变频器谐波测量

　　3. 1 测量电路

　　额定电流小于等于 16 A 的变频器谐波测试标准要求按照 IEC61000 － 3 － 2：2009《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16 A）》进行。变频器接线端处的试验电压应为其额定电压，变化范围应保持在额定电压的 ±0. 2% 之内，频率变化范围应保持在额定频率的 ±0. 5% 之内。试验电源的每一对相电压基波之间的相位角应为 120° ± 1. 5°。试验电压的谐波含有率不超过标准 IEC61000 －3 －2：2009 规定要求。测量电路所示。

　　图中： I n―――线电流；Z M―――仪器内阻；U―――线电压。

　　3. 2 测量过程

　　测量所采用的仪器必须满足 IEC61000 － 4 －7：2002《电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》。

　　对于 50 Hz 的电力系统，仪器采样速度应满足每10 个周期采样一次，即为一个时间窗口，并能够对采集的数据进行标准要求的傅里叶变换分析。

　　对于每一次谐波，在每一个离散傅里叶变换时间窗口内测量 1. 5 s 的平滑有效值谐波电流。

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