变频器高次谐波对周围设备的影响及其抑制技术

    (1)串联补偿

    ①范围

    对于家电产品，如变频空调，一般电压在220V，功率在3.7 kW以下，用AC电抗器抑制谐波。

    对于5.5kW以上电机，电压等级为380V，除AC电抗器外，要增设DC电抗器，其功能是增加线路阻抗，有效地抑制谐波。

    要求特别高的场合，应采用高功率因数变频器，由变频器自身完成谐波衰减。

    ②电路

    接有ACL和DCL的变频器电路如图8-21所示。安装ACL电抗器除增加线路阻抗外，还可提高电源功率因数达到0.9；接入ACL的缺点是增大电压降（约6%），使电机的转矩不足。与之相比，DCL的电压降小(约1%)，且尺寸小，重量轻，功率因数可改善到0.95。

    图8-21    接有ACL和DCL的变频器电路

    高功率因数变频器的主电路如图8-22所示，它通过用晶体管开关整流器控制电源电流波形，使之接近正弦波，电源谐波由于变频器的接入得到衰减。该新型变频器产品不久将大量上市。

    图8-22    高功率因数变频器的主电路

    ③谐波电流计算举例

    经过厂家计算已给出某型号变频器的基波电流与额定容量对照表，例如三菱A240系列的数据表，如表8-6所示，只要给出电压等级和电动机功率，即可计算各次谐波电流。此外，已知变频器的额定容量可从表8-8中查找基波电流值。

    表8-8    基波电流与额定容量

    设电动机功率为30 kW，额定电压为380V（按400V等级），查表8-8，得电机基波电流为49.8A，选用变频器的额定容量为35.3kW。

    等效容量=额定容量×整流系数，当不接AC、DC电抗器时，整流系数为3.4，故等效容量= 35.3×3.4=120 (kW)。

    标准电源电压设为6600V（电源变压器一次侧），则换算电流为

    最后计算出各次谐波

   (2)并联补偿

    抑制谐波的补偿装置与变频器并联接向电源，通过接入无源和有源滤波器，使电源谐波减少。

    如图8-23(a)的无源滤波器，是由RLC组成的高通滤波器，由特定的参数匹配，使对某次谐波形成谐振，从而达到吸收高次谐波的目的。图8-23(b)的有源滤波器(APF)的工作原理则是通过对电流中的高次谐波成分进行检测，并根据检测结果运算后输出与高次谐波成分具有反相位的电流信号，再驱动功率器件，接向电源提供谐波补偿电流。为了能够对具有不同次数的高次谐波电流进行补偿。APF必须采用PWM控制方式，实时产生任意相位的电流，使该电流与要补偿的某高次谐波电流反相位。APF的开关器件也采用GTO、IGBT等，目前已成为通用系列化产品，可用于高压或低压大功率变频器的谐波补偿。

    图8-23    无源和有源滤波器

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