一、引言
隨著變頻器日益廣泛的普及和應用，其占電網總負荷的比例已經越來越大。其中大部分系額定電壓為三相380V的交直交型變頻器（本文以下簡稱變頻器）。而隨之帶來的網側諧波問題也越來越受到各變頻器用戶和供電部門的關注。
本文將簡單介紹變頻器網側諧波的產生機理和一些常用諧波抑制技術，然后重點推薦一種實用的諧波計算方法。用戶可以按照本文中推薦的方法計算使用變頻器時所產生的諧波電流，從而決定應該采用哪種對策，以使整個電氣傳動系統符合相關的國家標準。
二、網側諧波的產生機理
1. 諧波電流的產生
由于變頻器的整流部分一般為三相全波不可控整流，直流回路采用大電容作為濾波器。這樣，雖然變頻器的網側輸入電壓波形基本上是正弦波，但輸入電流是脈沖式的充電電流，含有豐富的諧波。其波形如圖1所示。
圖1 變頻器的輸入電壓和電流波形
變頻器網側電流的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。一般分析時，可采用簡化的近似方法來計算。
2. 諧波電流與線路阻抗的關系
網側總線路阻抗越大，輸入電流就越平滑，諧波電流越小。因此常用直流或交流電抗器來增加線路阻抗，從而改善輸入電流波形。
在加入電抗器之后，輸入電流的尖峰變小，同時二極管的導通時間變長，因此可以降低變頻器的網側電流諧波含量。
直流電抗器和交流電抗器都可以用于抑制諧波，但兩者各有特點。以三菱變頻器的電抗器附件FR-BEL（直流）和FR-BAL（交流）為例來說明兩者之間的異同。其使用結果見表1。
表1 交流電抗器和直流電抗器使用效果比較
3. 網側電流波形與直流側電壓的關系
變頻器負載變化時，會影響直流側電壓。只有在整流電壓大于主電容兩端的電壓（Ed）時，整流器才會有輸入電流。因此，直流電壓的大小會決定二極管整流器的導電寬度。表2給出了變頻器輸入電流波形和直流電壓之間的關系。
表2 變頻器輸入波形和直流電壓之間的關系
表2中，波形系數和峰值系數表征輸入電流的畸變程度，變頻器的輸入功率因數被定義為總輸入功率和表觀功率之比。又由于輸入電壓和電流的基波相位基本相同，忽略三相不平衡的影響，可以得到
λL≈ILI/IL
即功率因數約等于基波電流和總電流之比。因此表2也可以反映直流側電壓和功率因數之間的關系。
[1] [2] [3] 下一頁
|
