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法国天车变频器谐波干扰的防治


作者: 来源:热点纺织网 时间:07-04-06 加入收藏加入收藏夹
关键字:变频器,谐波干扰

近年来,由于调速和节能的需要,变频调速技术在不断推广。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;另一方面,变频器本身输入侧是一个非线性整流电路,对电源的波形有影响,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。实际运用中,经常遇到变频器谐波干扰问题,以前多功能天车很少有谐波干扰预防措施,不同程度影响了变频器的正常运行。青海铝业公司新进4台法国ECL多功能天车,在使用变频器时采用了谐波干扰措施,解决了现场的实际难题。 

一、变频器谐波产生机理 

变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三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。在三相桥式整流回路中,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,通常含有6n+1(n=l,2,3….)次谐波。其中的高次谐波将干扰输入供电系统。输出侧产生谐波机理:在逆变输出回路中,输出电压和电流均有谐波。对于PWM控制的变频器,只要是电压型变频器,不管是何种PWM控制,其输出电压波形为矩形波。其中谐波频率的高低是与变频器调制频率有关,调制频率低(如1~2KHz),人耳听得见高次谐波频率产生的电磁噪声(尖叫声)。若调制频率高(如IGBT变频器可达20KHz),人耳听不见,但高频信号客观存在。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他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。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。 

二、谐波干扰途径 

变频器谐波干扰途径分传导和辐射,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,对附近的无线电设备产生干扰,其干扰途径有收音机电磁波、N辐射干扰、感应干扰、传导干扰及电解电流形成的强磁场干扰,都不同程度地影响变频器的正常运行。 

三、谐波干扰的危害 

(1)变压器:电流谐波将增加铜损、铁损,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。 

(2)电动机:输出谐波对电动机的影响主要有,引起电动机发热,导致电动机的额外升温,电动机往往要降额使用,由于输出波形失真,增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,以及噪声增加。 

(3)电力电容器组:一般电容器的标准规范最大电流只允许35%的超载,但实际运转时,由于谐波的影响,常发生严重过载。因而导致过热、增加介电质的应力,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di/dt的电流变化率,致使增加暂态恢复电压的峰值,以致破坏绝缘。 

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