變頻器諧波干擾的形成原因及解決措施

變頻器是工業調速領域中應用最廣泛的設備之一，它將工頻50HZ變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行。變頻器完成交-直-交變換，由整流電路、逆變電路、控制電路組成，其中整流輸入部分及逆變輸出部分主要由非線性電力電子元件組成，在變頻器運行時，會在輸入輸出側產生大量諧波。下面為大家介紹變頻器諧波干擾產生的原因及治理辦法。

一、變頻器的諧波從何而來

1、變頻器輸入端諧波產生機理

變頻器的主電路一般為交一直一交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經三相橋路不可控整流成直流電壓，經電容濾波及大功率晶體管開關元件逆變為頻率可變的交流電壓。在整流回路中，輸入電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅立葉級數分解為基波和各次諧波，諧波次數通常為6n±1次高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統。如果電源側電抗充分小、換流重疊角"可以忽略，那么n次高次諧波為基波電流的1/n。

2、變頻器輸出端諧波產生機理

在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調制的脈沖波形。對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2-3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達15kHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含基波和其他各次諧波。

二、變頻器諧波的治理方法

為了消除變頻器諧波，主要采用以下對策：

治理變頻器諧波問題，抑制輻射干擾和供電系統干擾，可采取屏蔽、隔離、接地等技術手段。

1、安裝適當的電抗器

在變頻器輸入側與輸出側串接合適的電抗器，吸收諧波和增大電源或負載的阻抗，達到抑制諧波的目的，以減少傳輸過程中的電磁輻射。 通過抑制諧波電流，將功率因數由原來的(0.5-0.6)提高至（0.75-0.85）；

2、電源隔離或安裝隔離變壓器

將變頻系統的供電電源與其他設備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設備的輸入側安裝隔離變壓器，切斷諧波電流；

3、變頻器正確的接地

正確的接地既可以使系統有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾。變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設備的地線必須與變頻器配線分開，使用短線，這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設備的輻射干擾；

4、縮短線路長度

縮短線路長度，電源線和信號線單獨敷設，避免交叉，不能避免時，必須垂直交叉，絕對不能平等敷設，信號線屏蔽層不接到電機或變頻器的地，而應該接到控制線路的公共端；

5、安裝EMI電源濾波器

當前抑制變頻器諧波的一個重要趨勢是采用EMI電源濾波器，它串聯或是并聯于主電路中，實時從補償對象中檢測出變頻器。諧波電流，由補償裝置產生 一個與該變頻器諧波電流大小相等、方向相反的補償電流，從而使電網電流只含基波電流。EMI電源濾波器能對頻率和幅值都變化的變頻器諧波進行跟蹤補償，其 特性不受系統的影響，無諧波放大的危險，因而獲得了廣泛的應用。

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