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高次諧波產生的原因和應用對策?

發布者:admin  發布時間:2019-04-15  點擊:1081
由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式,這樣的脈沖調制形式使得變頻器運行時在電源側產生高次諧波電流,并造成電壓波形畸變,對電源系統產生嚴重影響。
  隨著電力電子技術的飛速發展,各種新型用電設備越來越多地問世和使用,高次諧波的影響越來越嚴重。電力系統受到諧波污染后,輕則影響系統的運行效率;重則損壞設備以至危害電力系統的安全運行。諧波產生的主要由以下兩大因素造成:
  1. 可控硅整流裝置和調壓裝置等的廣泛使用,晶閘管在大量家用電器中的普通采用,以及各種非線性負荷的增加導致波形畸變。
  2. 設備設計思想的改變。過去傾向于采用在額定情況以下工作或余量較大的設計?,F在為了競爭,對電工設備傾向于采用在臨界情況下的設計。例如,有些設計為了節省材料使磁性材料工作在磁化曲線的深飽和區段,而在這些區段內運行會導致激磁材料波形嚴重畸變。高次諧波的危害
  高次諧波的危害具體表現在以下幾個方面:
  1、電力電子設備
  電力電子設備通??烤_電源零交叉原理或電壓波形的形態來控制和操作,若電壓有諧波成分時,零交叉移動、波形改變、以致造成許多誤動作。
  2、電力電容器
  當高次諧波產生時,由于頻率增大,電容器阻抗瞬間減小,涌人大量電流,因而導致過熱、甚至損壞電容器,還有可能發生共振,產生振動和噪聲。
  3、變壓器
  電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損,結果使變壓器溫度上升,影響絕緣能力,造成容量裕度減小。諧波還能產生共振及噪聲。
  4、感應電動機
  電流和電壓諧波同樣使電動機銅損和鐵損增加,溫度升。同時諧波電流會改變電磁轉距,產生振動力矩,使電動機發生周期性轉速變動,影響輸出效率,并發出噪聲。
  5、開關設備
  由于諧波電流使開關設備在起動瞬間產生很高的電流變化率,使暫態恢復峰值電壓增大,破壞絕緣,還會引起開關跳脫、引起誤動作。
  6、保護電器
  電流中含有的諧波會產生額外轉距,改變電器動作特性,引起誤動作,甚至改變其操作特性,或燒毀線圈。
  7、計量儀表
  計量儀表因為諧波會造成感應盤產生額外轉距,引起誤差,降低精度,甚至燒毀線圈。
  8、其它
  高次諧波還會對電腦、通信、設備電視及音響設備、載波遙控設備等產生干擾,使通信中斷,產生雜訊,甚至發生誤動作,另外還會對照明設備產生影響。高次諧波特征量
  為了便于諧波的計量和管理,在實際工作中常需用數字來集中表征畸變波形的某種特性,因此定義了一些特征量,諸如畸變率、諧波含量、通信干擾指標(TIF)、波幅系數、波形系數等,其中畸變率和諧波含量應用最廣泛。
  ●畸變率
  表征波形畸變的程度。它是衡量電能質量的一個指標。各次諧波電壓的有效值的均方根值與額定電壓或其基波電壓有效值的百分比,稱為電壓正弦波形畸變率,簡稱畸變率(DφU),即(%)許多國家規定低壓供電電壓的畸變率不許超過5%。
  ●諧波含量
  工程上常要求給出電壓或電流畸變波形中某次諧波的含量,以便于監測和采取防治措施。定義電壓(或電流)畸變波形的第n次諧波含量等于第n次諧波電壓(或電流)有效值 Un(或In)與其基波電壓(或電流)有效值U1(或I1)的百分比。高次諧波的抑制
  高次諧波的對策,從設計制造角度:選用IGBT功率元件,空間電壓矢量控制,多相疊加,例如六相,十二相,多重化移相,調制過程中選擇合理的參數值等。一般以高品位,名牌和采用新技術的產品為好。從使用安裝角度:采用進線AC電抗器,出線采用DC電抗器或正弦濾波器;不共用地線,分開供電電源(變頻器,受干擾設備分開供電);易受干擾的設備采用隔離電感器供電;變頻器出線與進線采用屏蔽線并接地,且分開一定距離;進、出線穿金屬管并接地;輸出使用四芯電纜(一芯接地),電機外殼接地,變頻器單獨接地;采用絕緣型電源變壓器(中性點不接地);縮短線路長度;電源線和信號線單獨敷設,避免交叉,不能避免時,必須垂直交叉,絕對不能平等敷設;信號線屏蔽層不接到電機或變頻器的地,而應該接到控制線路的公共端;必要時可采用零序電抗器、電涌吸收器、電涌抑制器,輸入抑制電抗器;使用絞線布線。亦可降低變頻器的載波頻率來消除干擾的影響。一般頻率降低干擾會下降,但噪音可能要大些,電流波形平滑性要差些。具體可根據現場調試而定,必須時采用專用的變頻電機。
  總之,采用以上對策后,基本可消除高次諧波的干擾或大大減弱高次諧波的影響。以上諸多措施,只是選其中幾項即可,按現場具體條件、情況而定。
    
 
 
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