谐波对变频器运行的影响及其解决对策

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摘要：本文针对变频器运行过程中存在的谐波问题与发热问题，逐一进行了分析，并提出了相应的解决方案。

关键词：变频器；谐波；发热

1 前言

自变频器进入工业生产使用以来，因其节能效果明显，在电厂得到了非常广泛的应用。但随着通用变频器应用范围的扩大，暴露出来的问题也越来越多，主要表现在谐波及发热等方面。针对此问题，电厂组织技术人员进行了分析并提出了解决方案及对策。

2 谐波问题及其对策

变频器的主电路形式一般由三部分组成：整流部分、逆变部分和滤波部分。通用变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。

由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为消除谐波，可采用以下对策：

2.1 增加变频器的供电内阻抗

通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越大。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。

2.2 安装电抗器

安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。

2.3 变压器多相运行

通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30°如Y-、-组合的两个变压器构成相当于12脉波的效果则可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。

2.4 调节变频器的载波比

可以看出，只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波值小于1时，13次以下的奇数谐波不再现。

2.5 专用滤波器

专用滤波器可用于检测变频器谐波电流的幅值和相位，并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以非常有效地吸收谐波电流。

3 发热问题及其对策

变频器的发热是由内部的耗损产生的。在变频器中各部分耗损中主要以主电路为主。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法：

3.1 采用强制风冷散热：变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。

3.2 降低安装环境温度：由于变频器是电子装置，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃-50℃，如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。

我们采取两种方法：一种方法是建造单独的变频器低压间，内部安装空调，保持低压间温度在+15℃～20℃之间。另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。

以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内的正常运行的耗损。当变频器发生非正常运行产生的耗损必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。

4 结论

通过对变频器运行过程中存在问题的分析，我们提出了解决问题的实际对策，随着工业现场对变频器的要求不断提高，这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿解决。

参考文献：

[1]韩安荣.通用变频器及其应用.北京：机械工业出版社，2000