變頻器由于優越的調速性能、節能效果顯著以及可以接受的價格,使它獲得廣泛應用,但是也帶來不可忽略的不良后果,在交流輸入側,將產生諧波輸入到電網中,給電網造成諧波污染,嚴重時影響到用電設備的安全運行,因此必須對諧波進行治理或抑制。變頻調速在工業生產中具有十分重要的意義,但是由于變頻器在輸入回路中產生的高次諧波電流,對供電系統,負載及其他鄰近電氣設備產生干擾;尤其是在高精度儀表、微電子控制系統等應用中,諧波干擾問題尤為突出。
凡是在電源側有整流回路的,都將因其非線性而產生高次諧波。變頻器的主電路一般為交-直-交組成,外部輸入380V/50HZ的工頻電源經晶閘管三相橋路整流成直流,經電容器濾波后逆變為頻率可變的交流電。在整流回路中,輸入電流的波形為不規則的矩形波,波形按傅立葉級數分解為基波和高次諧波,諧波次數通常為6N±1(N為自然常數)。如果電源側電抗充分小、換流重疊?可以忽略,那么第K次高次諧波電流的有效值為基波電流的1/K。
變頻器的諧波源:
1)電流源型變頻器,變頻器前端用單相或三相橋式整流在直流側用大電感平波(像直流調速一樣),變頻器產生的諧波電流近似用下列公式計算;IH=I1/H,H為第N次諧波電流,I1為負荷的基波電流。例5次諧波電流約為基波電流20%,但通用的變頻器并不采用這種電流源型的平波方案而采用電壓源型大電容平波。
2)電壓源型變頻器,采用大電容平波電壓型諧波源。變頻器前端用單相或三相橋式整流在直流側用大電容平波,變頻器網側諧波電流及波形由線路總等效阻抗和主電容兩端的電壓共同決定,同時受二極管整流器本身參數的影響。另外,其電流大小和波形與直流側電壓密切相關,而直流側電壓又會隨著負載變化而波動。因此,通過解析表達式定量地計算變頻器網側電流比較困難,在工程上也不實用。