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变频器高次谐波对周围设备的影响及其抑制技术

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  手持测振仪

    (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ACLDCL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(1%),且尺寸小,重量轻,功率因数可改善到0.95

    8-21    接有ACLDCL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。

    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。

    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35.3 kW

    等效容量=额定容量×整流系数,当不接ACDC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GTOIGBT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。

    8-23    无源和有源滤波器

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