(2)在电源侧产生高次谐波电流,并造成电压波形畸变,对电源系统产生严重影响;
(3)高次谐波电流还使并联在母线上的无功补偿电容电流增加,并会进一步放大谐波电流(电容对高次谐波短路),造成其严重发热,甚至烧坏补偿电容;
(4)在轻载时,电网侧电流产生尖峰脉冲,电流畸变较大,造成对电网的谐波污染加大,网侧的功率因数降低;
(5)变频器作为干扰源,对同一母线上的其它变频器造成相互严重影响,谐波将通过辐射或电源线传导方式侵入变频器的内部,引起控制系统误动作,造成变频器工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。
4 PWM调制波形成的尖峰电压对电机的影响
(1)在变频器的输出电压中,含有高频尖峰电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度;
(2)大量高次谐波,使输出到电机的电流畸变较大,增加电机的铁损和铜损,使电机发热;
(3)振动、噪声。矩形波产生的脉动转矩将引起电机的共振,特别是当脉动转矩在机械系统共振点附近时更为严重;脉动电流产生的电磁场也会在电动机内部产生电磁噪声。
5 谐波治理
通过上述分析,要治理变频器谐波对电网及设备的危害就变得相对简单(非彻底根治)。
(1)在较大变频器(11KW)的输入侧配置电抗器。其作用是:抑制5次、7次及11、13次谐波、削弱浪涌电流、提高功率因数;(动补效果会更好,因技术和价格的原因,目前在国内推广缓慢。)
(2)在较大变频器(15KW)的输出侧配置输出电抗器。其作用是:抑制变频器电磁幅射干扰、抑制电动机电压谐振。同时可允许延长至电机配线长度;
(3)在无功功率补偿装置前安装限流电抗器。抑制5次、7次谐波电流;
(4)控制线路采用屏蔽电缆,控制线路与主回路动力线路隔离敷设,并注重接地。
采取上述措施后,谐波将得到有效治理,电能质量得以改善。
6 结论
(1)变频器作为高科技产品,不但具有良好的调压、调频、稳压、调速等基本功能,而且具有保护、节能、无功补偿等特殊功能。从理论上讲,变频器可以应用在所有带有交流电动机的机械设备中。随着科技的进步、技术的发展,变频器一定会得到更加广泛、合理的应用;
(2)PWM技术输出的矩形脉冲,其高次谐波会使电源波形畸变,影响电网质量。因此,在变频器用量较多、或者功率较大的场合,其输入、输出侧、无功补偿侧应安装合适的电抗器;
(3)合理应用变频器。基于污染及节能条件,调速不频繁、范围不宽、长期处于满负荷附件运行的设备,不要盲目使用变频器,应限制其用量,以减少干扰源。