摘要：闡述了諧波的概念和產(chǎn)生原理，詳細(xì)描述了變頻器產(chǎn)生的諧波問(wèn)題，并對(duì)目前解決諧波問(wèn)題的措施進(jìn)行了綜合分析，提出了一些解決方案，以供參考。關(guān)鍵詞：交織器；諧波干擾；諧波危害變頻器在工業(yè)調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，由于逆變電路的開(kāi)關(guān)特性，在其電源上形成典型的非線性負(fù)載。逆變器通常與其他設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，如計(jì)算機(jī)和傳感器，它們往往安裝得非?？拷?，可能會(huì)造成相互影響。因此，以變頻器為代表的電力電子設(shè)備是公共電網(wǎng)中較重要的諧波源之一，電力電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波污染已經(jīng)成為電力電子技術(shù)本身發(fā)展的主要障礙。相關(guān)定義1.1什么是諧波諧波產(chǎn)生的根本原因是由非線性負(fù)載引起的。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，它與施加的電壓沒(méi)有線性關(guān)系，從而形成非正弦電流，導(dǎo)致諧波。諧波頻率是基頻的整數(shù)倍。根據(jù)法數(shù)學(xué)家m .傅立葉的分析原理，任何重復(fù)的波形都可以分解為包含基頻的正弦波分量和一系列為基頻倍數(shù)的諧波。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都有不同的頻率、幅度和相角。諧波可以用I分為偶數(shù)階和奇數(shù)階，編號(hào)的3、5、7是奇數(shù)階諧波，2、14、6、8是偶數(shù)階諧波。比如基波為50Hz時(shí)，二次諧波為10Hz，三次諧波為150Hz。一般來(lái)說(shuō)，奇次諧波比偶次諧波造成的危害更大。在平衡三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱性，偶次諧波已經(jīng)消除，只存在奇次諧波。三相整流負(fù)載，諧波電流為6n 1 1st次諧波，如5、7、11、13、17、19等。變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。諧波定義示意圖如圖1所示。500)這個(gè)。寬度=500 '邊界=0 1.2諧波控制標(biāo)準(zhǔn)變頻器諧波控制應(yīng)注意以下標(biāo)準(zhǔn)：抗干擾標(biāo)準(zhǔn)：EN50082-1，-2，EN61800-3；輻射標(biāo)準(zhǔn)：EN61800-3，l-1，-2。尤其是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。針對(duì)變頻器的通用抗干擾標(biāo)準(zhǔn)EN50081和EN50082以及標(biāo)準(zhǔn)EN61800(1ECl800-3)定義了設(shè)備在不同環(huán)境下運(yùn)行時(shí)的輻射和抗干擾水平。以上標(biāo)準(zhǔn)定義了不同環(huán)境閾值下可接受的輻射水平：L級(jí)，無(wú)輻射限制。適用于在不受干擾的環(huán)境下使用變頻器的用戶和自行處理輻射限制的用戶。h類(lèi)，根據(jù)EN61800-3確定的限制，較好種環(huán)境：有限分布，第二種環(huán)境。作為可選的RFI濾波器，配置RFI濾波器可以使變頻器達(dá)到商用級(jí)，通常用于非工業(yè)環(huán)境。諧波控制電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)示意圖如表1所示。500)thi . width=500 ' border=0 2諧波治理措施為治理諧波問(wèn)題，抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾，可采用屏蔽、隔離、接地和濾波等技術(shù)措施。(1)采用無(wú)源濾波器或有源濾波器：(2)增加干式變壓器的容量，降低回路阻抗，切斷傳輸線；使用綠色變頻器，無(wú)諧波污染。2.1使用無(wú)源濾波器還是有源濾波器使用無(wú)源濾波器主要是改變電源在特定頻率下的阻抗，適用于穩(wěn)定不變的系統(tǒng)。有源濾波器主要用于補(bǔ)償非線性負(fù)載。傳統(tǒng)方法多采用無(wú)源濾波器。無(wú)源濾波器較早出現(xiàn)。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、可靠性高、運(yùn)行成本低，仍然是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是一種傳統(tǒng)的無(wú)源諧波抑制器件，由濾波電容、電抗器和電阻組成。與諧波源并聯(lián)，具有無(wú)功補(bǔ)償和濾波功能。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

這種裝置有一些難以克服的缺點(diǎn)，主要是容易過(guò)載，過(guò)載會(huì)燒壞，可能造成功率因數(shù)超標(biāo)補(bǔ)償被罰款；此外，無(wú)源濾波器無(wú)法控制，因此隨著時(shí)間的推移，附件的老化或電網(wǎng)負(fù)荷的變化會(huì)改變諧振頻率，降低濾波效果。更重要的是，無(wú)源濾波器只能濾除一個(gè)諧波分量(如果有的濾波器只能濾除三次諧波)。如果濾除不同的諧波頻率，則應(yīng)使用不同的濾波器，以增加設(shè)備投資。內(nèi)外有源濾波器種類(lèi)繁多，能夠跟蹤和補(bǔ)償頻率和幅值變化的諧波，補(bǔ)償特性不受網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響。有源電力濾波器(APF)理論形成于20世紀(jì)60年代，隨之而來(lái)的是大、中功率全控半導(dǎo)體器件的成熟，脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)的進(jìn)步，以及基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測(cè)方法的提出。其基本原理是從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生與諧波電流大小相同、極性相反的補(bǔ)償電流頻譜，從而抵消原諧波源產(chǎn)生的諧波，使電網(wǎng)電流只含有基波成分。核心部分是諧波電流發(fā)生器及控制系統(tǒng)，即通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管(1GBT)來(lái)完成其工作。目前，在具體的諧波控制方面，出現(xiàn)了無(wú)源濾波器(LC濾波器)和有源濾波器互補(bǔ)混合使用的模式，充分發(fā)揮了有源電力濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低、補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn)，克服了有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，將二者結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的良好性能。2.2降低回路阻抗，切斷傳輸線諧波產(chǎn)生的根本原因是非線性負(fù)載的使用。因此，根本的解決辦法是將產(chǎn)生諧波的負(fù)載的供電線路與對(duì)諧波敏感的負(fù)載的供電線路分開(kāi)(如圖2所示)。非線性負(fù)載引起的失真電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生失真電壓降，由此產(chǎn)生的失真電壓波形被施加到連接在同一條線路上的其他負(fù)載上，導(dǎo)致諧波電流流過(guò)它(如圖3所示)。因此，還可以增加減少諧波危害的措施

大電纜截面積，減少回路的阻抗方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，內(nèi)較多采用提高干式變壓器容量，增大電纜截面積，特別是加大中性線電纜截面，以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護(hù)元件等辦法，但此種方式不能從根本上消除諧波，反而降低了保護(hù)特性與功能，又加大了投資，增加供電系統(tǒng)的隱患。從圖2中可知，可以將線性負(fù)載與非線性負(fù)載從同一電源

500)this.width=500" border=0> 接口點(diǎn)(PCC)就開(kāi)始分別的電路供電，這樣可以使由非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電壓不會(huì)傳導(dǎo)到線性負(fù)載上去。這是目前治理諧波問(wèn)題較為理想的解決方案。

2．3使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器

綠色變頻器的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是：輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數(shù)可控，帶任何負(fù)載時(shí)都能使功率因數(shù)為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內(nèi)置的交流電抗器，它能很好的抑制諧波，同時(shí)可以保護(hù)整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響，實(shí)踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產(chǎn)生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況，降低變頻器的載波頻率。另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流，這樣在電源中，通過(guò)消除較低次諧波來(lái)減少諧波含量。例如12脈沖，較低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類(lèi)推，對(duì)于18脈沖，較低的諧波是17次和19次諧波。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

變頻器中應(yīng)用的低諧波技術(shù)可，歸納如下：①逆變單元的并聯(lián)多重化，采用2個(gè)或多個(gè)逆變單元并聯(lián)，通過(guò)波形疊加抵消諧波分量。②整流電路的多重化，在PWM變頻器中采用121脈沖、18脈沖或者24脈沖的整流，以減少諧波。③逆變單元的串聯(lián)多重化，采用30脈沖的串聯(lián)逆變單元多重化線路，其諧波可減少到很小。④采用新的變頻調(diào)制方法，如電壓矢量的菱形調(diào)制等。目前，許多變頻器制造廠商已非常重視諧波問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)已從技術(shù)手段上保證了變頻器的綠色化,從而在根本上解決諧波問(wèn)題。

3結(jié)論

綜上所述，可以清楚地了解諧波產(chǎn)生的原因，在具體治理上可采用無(wú)源濾波器、有源濾波器，減少回路阻抗，切斷諧波傳輸路徑及開(kāi)發(fā)使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器等方法，將變頻器產(chǎn)生的諧波控制在較小范圍內(nèi)，達(dá)到科學(xué)合理用電，抑制電網(wǎng)污染，提高電源質(zhì)量。