開卷線上的變頻器應(yīng)用
采用變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯，調(diào)節(jié)方便維護(hù)簡單，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)，而被越來越多的應(yīng)用，但它的非線性，沖擊性用電的工作方式，帶來的干擾問題亦倍受關(guān)注。對于一臺變頻器來講，它的輸入端和輸出端都會(huì)產(chǎn)生高次諧波，輸入端的諧波會(huì)通過輸入電源線對公用電網(wǎng)產(chǎn)生影響。
一、 諧波的產(chǎn)生
從結(jié)構(gòu)來看，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類。間接變頻將工頻電流通過整流器變成直流，然后再經(jīng)過逆變器將直流變換成可控頻率的交流。直接變頻器則將工頻交流變換成可控頻率的交流，沒有中間的直流環(huán)節(jié)。它的每相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。正反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)荷上就獲得了交變輸出的電壓U0,U0的幅值決定于各整流裝置的控制角，頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。目前應(yīng)用較多的還是間接變頻器。
間接變頻有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：（1）用可控整流器變壓，用逆變器變頻，調(diào)壓和調(diào)頻分別是在兩個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行，兩者要在控制電路上協(xié)調(diào)配合。（2）用不控整流器整流斬波器變壓、逆變器變頻，這種變頻器整流環(huán)節(jié)用斬波器，用脈寬調(diào)壓 （3）用不控整流器整流，PWM逆變器同時(shí)變頻，這種變頻器只有采用可控關(guān)斷的全控式器件（如IGBT等）輸出波形才會(huì)非常逼真的正弦波。
無論是哪一種的變頻器，都大量使用了晶扎管等非線性電力電子元件，不管采用哪種整流方式，變頻器從電網(wǎng)中吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波，而是以脈動(dòng)的斷續(xù)方式向電網(wǎng)索取電流，這種脈動(dòng)電流和電網(wǎng)的沿路阻抗共同形成脈動(dòng)電壓降疊加在電網(wǎng)的電壓上，使電壓發(fā)生畸變，經(jīng)傅里葉分析可知，這種非同期正弦波電流是由于頻率相同的基波和頻率大于基波頻率的諧波組成。
二、 諧波的危害
一般來講，變頻器對容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但是對于系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾就不可忽視，它對公用電網(wǎng)是一種污染，客觀的存在對公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有：
（1） 諧波使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用率，大量的三次諧波流過中線時(shí)會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。
（2） 諧波影響各種電氣元件的正常工作。諧波對電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過電流，使電容器、電纜等設(shè)備過熱，絕緣老化、壽命縮短以至損壞。
（3） 諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大的增加，甚至引起嚴(yán)重事故。
（4） 諧波會(huì)對臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低，甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。
三、 諧波的抑制
變頻器方便、高效和巨大利益的同時(shí)，對電網(wǎng)注入了大量的諧波和無功功率，使電能質(zhì)量不斷的惡化。另一方面，隨著以計(jì)算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，許多國家和地區(qū)已經(jīng)制定了各自的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國也分別于1984年就及1993年分別通過了“電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定”和“GB/T—14549—93標(biāo)準(zhǔn)，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。
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