變頻器諧波產生原理及消除措施

李忠良

（身份證號碼 211021198807230017）

摘要：隨著我國經濟建設的發展，工業的重要作用日益顯現出來。而傳統工業的機械調速與變頻器調速具有一定劣勢，變頻器的應用也日漸展露其作用和優勢。但是，變頻器諧波也需要引起高度關注，其對于電力系統的電能質量具有重要影響。基于此，本文就變頻器諧波產生原理及消除措施進行分析研究，以供參考。

關鍵詞：變頻器；諧波；危害；抑制；原理

前言：工業對于國家經濟的建設不言而喻，其在推動國家發展方面發揮了不可替代的重要作用。但是，隨著科學技術的進步，傳統工業越來越呈現出疲態，這在傳統機械調速方面表現的尤為明顯。通過變頻器的應用則可以很好地改善傳統機械調速的劣勢，促使供電設備更好地發揮作用。變頻器的應用也讓現場設備的應用同步展開，促使生產效率的提升。但是，我們也必須重視的一個問題就是變頻器諧波所產生的影響，其容易造成相近機器的影響，對電力系統造成妨礙。因此，探究變頻器諧波產生原理，探究諧波的消除措施尤為重要。需要引起相關人員的高度重視。

一、變頻器原理及其諧波的產生

變頻器的應用并不少見，其日漸成為工業調速領域中非常重要的設備之一。其一般是采用交-直-交結構進行運轉的，通過工頻轉換成為交流電源的過程，促進電機的變速運行。變頻器對于主電路的控制力較強，而且可以應用于交流異步電動機的調速，由此可見其應用范圍之廣，也可以看出其應用效能的穩定性、可靠性。

電機的轉速與電源的頻率兩者具有緊密的聯系，變頻器通過此原理的利用，將50Hz的工頻予以轉化，并將其分為整流電路，通過非線性原件予以輸送、輸出。而正是在此過程中產生諧波。變頻輸入端的諧波還會通過輸入電源線對其他電網產生影響。

一般來說，只要變頻器電源有整流回路，那么諧波的產生就無法避免，并且諧波均為非線性所引起的諧波。單個諧波還容易與高次諧波形成組合，這也就是畸波的產生。變頻器輸出側同樣會產生諧波，其主要是因為逆變輸出回路中，輸出電壓和輸出電流均有諧波。變頻器在運行過程中通過CPU產生6組脈寬可調的SPWM波控制三相的6組功率元件，關斷，從而形成三項輸出電壓，一旦一項電壓所產生的波段為非標準正弦波，則會造成電壓波形為方形波，這時候便具有了高次諧波成分，容易造成設備信號失真。

二、變頻器諧波消除措施

變頻器的應用給人們帶來極大的便利和快捷，其不可單純因為諧波的產生而造成無用功產生，影響供電的更好作用發揮。因此，探索諧波的消除方式和策略就顯得非常重要，這也是促使變頻器予以更大范圍利用的重要路徑。很多國家已經對諧波標準予以了建立，期望通過有效措施防止諧波的污染。筆者結合工作中所遇到的各種情況，認為變頻器諧波消除可以從以下幾個方面入手。

1.選用適當的電抗器

選用適當的電抗器能夠有效防止諧波的產生。就輸入電抗器來說，可以選用電源與變頻器輸入側之間串聯交流電抗器，這樣可以有效提升整個電流的電阻，從而能夠更好地阻止高次諧波電流的產生，能夠有效抑制電流浪涌對于變頻器的沖擊，平衡三相電源均衡性，提高輸入電源的功率因數，通過實驗我們可以發現，此功率因數可以提高0.75-0.85左右。此過程也能夠更好地降低波形畸變的幾率，從而防止諧波產生。在直流環節串聯直流電抗器，直流電抗器串聯在直流中間環節母線中（端子+、-之間）。其通過輸入電流的減小達到諧波成分的減少，從而提高輸入電源的功率因數。電抗器的應用可以與交流電抗器同步，變頻器功率大于30kW時候才予以考慮。輸出電抗器，對于輸出電抗器來說其主要是因為電機與變頻器之間存在一定的電容，尤其在電纜距離較長的情況下，此電容的容量就會越大，在電流經過時候就會產生過電壓，次過電壓的產生會讓電機的工作正常性受到影響，從而可以通過變頻器與電機間連接輸出電抗器的形式予以限制。

2.選用適當濾波器

濾波器的選用主要需要考慮線路濾波器和輻射濾波器兩種。線路濾波器是串聯在變頻器輸入側，通過電感線圈予以組成，達到增大電路電阻的功效。電路電阻的增大能夠減少高頻次諧波的產生。但是，這需要做好外控端子控制變頻器的使用，控制回路電纜，防止外界環境的干擾，線路濾波器與是控制回路電纜的結合可以有效去除諧波。輻射濾波器則需要并聯在電源與變頻器輸入側，達到吸收頻率較高且具有輻射性質的諧波，能夠達到無線電噪聲的降低。兩種濾波器的聯合應用可以達到更好地諧波去除效果

3.采用多相脈沖整流

多相脈沖整流的應用主要還是需要看是否具有應用的條件，一般來說諧波得以控制，并達到較小的情況下可以應用此方法。此方法的應用能夠讓諧波予以很好控制，但是因為其應用具有一定的局限性，并且在設備改造方面有較高的要求，所以其應用的成本支出較大，所需要考慮的內容和方面較多。

4.減少或削弱變頻器諧波的方法

為了更好地對諧波予以控制和減少，探索相應地方法就先得非常重要。首先，電極電纜的長度一旦超過50或者80m，這時候就需要對電機啟動時候的零電壓予以有效控制，可以在變頻器與電動機之間進行電流電抗器的安裝。其次，設備應用環境中如果存在電磁干擾，這時候就可以加裝抗射頻干擾濾波器。第三，通過隔離的變壓器使用，可以將電源側的絕大多數傳到干擾予以隔離。第四，對布線予以合理設置，屏蔽可能存在的輻射，并將電動機與變頻器之間的電纜予以鎧裝電纜，從而降低線路的干擾。第五，對開關電源予以應用，并通過電表予以監控。第六，使用單片機、PLC等核心控制胸膛，增強線路的抗干擾性。

結語：

諧波對于變頻器的應用具有嚴重影響，對其予以去除則能夠增加電能的有效性，能夠促使電力系統的高效利用，從而達到更好的應用效能。相關人員也需要對此問題予以探索，減少諧波的影響，提高電源應用質量。

參考文獻：

[1]湯玲迪，袁壽其，湯躍，顧哲，王慧. 變頻器諧波對調速水泵機組效率影響試驗研究[J]. 排灌機械工程學報，2014，12：1035-1039.

[2]馬慧霞. 變頻器諧波干擾的形成及抑制措施[J]. 自動化與儀器儀表，2015，06：173-174.

[3]王禹杰. 變頻器諧波干擾及其防治措施[J]. 機械管理開發，2015，08：115-117.

[4]殷佳琳，張斌，秦敏. 變頻器諧波干擾及其防治措施研究[J]. 控制工程，2013，06：1203-1206.

[5]林海燕. 變頻器諧波產生的原因與抑制措施[J]. 江西科學，2012，02：238-239+248.endprint