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          大容量變頻器高次諧波的預(yù)防

          發(fā)布時(shí)間:2013-05-29 來(lái)源:中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng) 類型:技術(shù)指導(dǎo) 人瀏覽
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          變頻器 伺服驅(qū)動(dòng)器 高次諧波

          導(dǎo)讀:

          對(duì)小容量的通用變頻器,高次諧波很少成為問(wèn)題,但當(dāng)使用的變頻器容量大或數(shù)量多時(shí),往往就會(huì)產(chǎn)生高次諧波電流和高次諧波干擾問(wèn)題,因此對(duì)于高次諧波先采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策和預(yù)防

              對(duì)小容量的通用變頻器,高次諧波很少成為問(wèn)題,但當(dāng)使用的變頻器容量大或數(shù)量多時(shí),往往就會(huì)產(chǎn)生高次諧波電流和高次諧波干擾問(wèn)題,因此對(duì)于高次諧波先采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策和預(yù)防措施是非常重要的。

          1. 改善變頻器結(jié)構(gòu)

              可以從變頻器自身硬件結(jié)構(gòu)或者整個(gè)變頻系統(tǒng)的構(gòu)建方式和設(shè)備選擇等方面考慮,從根本上減少變頻系統(tǒng)注入電網(wǎng)的諧波、無(wú)功等污染。

          (1) 變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立,或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器;

          (2) 在整流環(huán)節(jié)采用多重化技術(shù),提高脈波數(shù),可以有效地提高特征諧波次數(shù),降低特征諧波幅值。對(duì)于大容量晶閘管變頻器可以采取這種方法,利用多重化抑制流向電源側(cè)的高次諧波;

          (3) 采用高頻整流電路,改善整流波形,提高功率因數(shù),直流電壓可調(diào)節(jié);

          (4) 逆變環(huán)節(jié)采用高開(kāi)關(guān)頻率高的電力電子器件,如MOSFET,IGBT等,可以提高載波頻率比,抑制變頻器輸出端的高頻諧波。

          (5) 在逆變環(huán)節(jié)采用多重化技術(shù),提高脈波數(shù),使輸出的電流電壓波形更加接近正弦波。但重?cái)?shù)越多電路越復(fù)雜,可靠性會(huì)隨之降低,三重化電路可以兼顧輸出波形質(zhì)量和設(shè)備可靠性,較理想。

          2. 采用合適的控制策略

              從變頻器控制器這一點(diǎn)出發(fā),可采用更合適的控制策略或者在原來(lái)的控制策略基礎(chǔ)上作點(diǎn)優(yōu)化和改進(jìn),原理上更大限度地減少諧波的產(chǎn)生。以實(shí)際應(yīng)用中常用的正弦脈寬調(diào)制法(SPWM)法和特定消諧法(SHE)法為例。

              根據(jù)SPWM基本理論,當(dāng)調(diào)制波頻率為fr,載波頻率為fc,載波頻率比N=fc/fr,單極性SPWM控制在輸出電壓中產(chǎn)生N-3次以上的諧波,雙極性SPWM控制在輸出電壓中產(chǎn)生N-2次以上的諧波。比如,N=25,采用單極性SPWM控制,低于22次的諧波全被消除,采用雙極性SPWM控制,低于23次的諧波全被消除。

              但輸出電壓頻率較高的時(shí)候,由于受到元件開(kāi)關(guān)頻率的限制,N值不可能大,SPWM控制的優(yōu)勢(shì)就不太明顯了,這個(gè)時(shí)候選擇SHE法可以在開(kāi)關(guān)次數(shù)相等的情況下輸出質(zhì)量較高的電壓、電流,降低了對(duì)輸入、輸出濾波器的要求。

          3.采取濾波電路

              在變頻器外部采取措施,綜合考慮變頻器注入電網(wǎng)的特征諧波以及個(gè)別變頻器的特有非特征諧波特性,制訂濾波方案對(duì)污染源進(jìn)行治理。也即通常說(shuō)的先污染,后治理。只用濾波器效果并不理想,與上述二類方法配合作用更見(jiàn)效。

          (1) 若變頻器輸入側(cè)沒(méi)有裝設(shè)專用變壓器,可在輸入側(cè)接入交流電抗器(ACL)使整流阻抗增大,抑制高次諧波電流。

          (2) 在變頻器和電網(wǎng)系統(tǒng)間的電力回路中使用交流濾波器。交流濾波器有調(diào)諧濾波器和二次型濾波器,調(diào)諧濾波器用于單次諧波的吸收,而二次型濾波器則適用于多個(gè)高次諧波的吸收,一般兩者組合使用,消除某個(gè)單次諧波同時(shí)濾除某次及以上的諧波。

          (3) 在變頻器輸出端加LC濾波器可以濾除變頻器輸出的高次諧波,且可以延長(zhǎng)PWM的上升沿,減小dV/dt,從而抑制變頻輸出過(guò)電壓。如果采用LC濾波器接外殼,還可以濾除變頻器輸出的零序分量,避免零序電壓經(jīng)定子繞組與定、轉(zhuǎn)子邊的寄生電容產(chǎn)生的電流對(duì)電機(jī)等設(shè)備造成損失。 

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