谐波干扰的几个典型实例。
1引言近年来,由于调速和节能的需要,越来越多的场合用到了变频调速技术。其中的核心部分变频器是电力电子器件,有电子元器件,计算机芯片,易受外界的些电气干扰,因此,变频器投入电网运行时,需要考虑电网电压是否对称,变压器容量的大小及配电母线上是否接有非线性设备等;另方面,变频器本身输入侧是个非线性整流电路,对电源的波形将有影响,变频器输出侧电压电流非正弦或非完全正弦波含有丰富的谐波。由于变频器中要进行大功率极管整流大功率晶体管逆变,结果是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它邻近电气设备。在实际使用过程中,经常遇到变频器谐波干扰问,下面简单介绍变频器谐波产生的机理干扰途径危害以及有效防止或抑制干扰的对策。
2变频器谐波产生机理变频器的主电路般为交直交组成,外部输入380,502的工频电源经相桥式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元件逆变为频率可变的交流信号。
输入侧产生谐波机理不限于通用变频器,晶闸管供电的直流电动机无换向器电动机等凡是在电源侧有整流回路的,都将产生因其非线性引起的谐波。在相桥式整流回路中,输入电流的波形为矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波,次谐波。其中的高次谐波将干经验交流动化技术应旧2,3年芎22芎7期扰输入供电系统输出侧产生谙波机理在逆变输出回路中。输出电压和电流均有谐波。对于控制的变频器,只要是电压型变频器,不管是何种,控制,其输出电压波形为矩形波。其中谐波频率耳听得高次谐波频率产生的电磁噪声尖叫声。若调制频率高如1变频器可达20沿,人耳听不,但高频信号是客观存在。从电压方波及电流正弦锯齿波,用傅立叶级数不难分析出各次谐波的含量。所以,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其它各次谐波,而高次谐波电流对负载直接户扰。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。
3谐波干扰途径变频器谐波干扰途径还是与般无线电干扰样分传导和辅射,在传导的过程中,与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰;变频器输出侧谐波又会辐射,对附近4谐波干扰的危害变压器电流谐波将增加铜损,电压谐波将增加铁损,综合效果是使变压器温度上升,影响其绝缘能力,并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振,及引起铁心磁通饱和或歪斜,而产生噪声。
电动机输出谐波对电动机的影响主要有,引起电动机附加发热,导致电动机的额外温升,电动机往往要降额使用,由于输出波形失真,加电动机的重复峰值电压,影响电动机的绝缘,谐波还会引起电动机转矩脉动,以及噪声,加。
电力电容器组般电容器的标准规范,规定其最大电流只允许35的超载,但实际运转时,由于谐波的影响,以致常发生严重过载。由于电容器之阻抗,随频率的,加而减少,故谐波产生时,电容器即成为陷流点,流入大量电流,因而导致过热增加介电质的应力,甚至损坏电力电容器。当电容器与线路阻抗达到共振条件时,会发生振动短路过电流及产生噪声。
4开关设备由于谐波电流的存在,开关设备在起动瞬间产生很高1;1的电流变化率,致使,加暂态恢复电压的峰值,以致破坏绝缘。
5保护电器电流中含有谐波,必产生额外的转矩,改变电器的动作特性,以致引起误动作。
6计量仪电能等计量仪,因谐波而会造成感应转盘产生额外的电磁转矩,引起误差,降低精确度。
7电力电子设备在多种场合,电子设备常会产生谐波的电流源,且很容易感受谐波失真而误动作。
8其它还有如照明设备通信设备电视及音响设备电脑设备载频遥控设备等都容易受谐波的干扰而影响其正常的工作或减少其使用寿命。
5抑制谐波干扰的对策谐波的传播途径是传导和辐射,解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离;解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。具体的常用方法有5.1在变频器输入侧的对策变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流。