1 變頻器的應用
變頻器是利用電力電子半導體(ti) 器件的通斷作用將工頻電源變換為(wei) 另一頻率的電能的控製裝置。利用變頻器拖動電動機,起動電流小,可以實現軟起動和大範圍的無級調速,方便對電機轉速進行控製,使得電動機的運行符合實際工況需求,節能效果顯著,因而變頻器在工業(ye) 生產(chan) 中得到了越來越廣泛的應用。
變頻器屬於(yu) 電力電子裝置,構成它的電子元器件、計算機芯片、數字電路等均易受外界的電磁幹擾(EMI),因此,變頻器投入電網後,相應的抗幹擾設計技術(即電磁兼容性EMC)也已經變得越來越重要。
2 電磁兼容
電磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility)是指電氣設備或係統在所處的電磁環境中可靠的發揮其功能,並對該環境中的其他設備或係統不產(chan) 生不允許的幹擾的能力。簡單說,也就是變頻器投入運行之後,既要防止外界幹擾它,也要防止它幹擾外界。
3 外界對變頻器產(chan) 生的幹擾
在交流電網中,由於(yu) 許多非線性負載的電氣設備的投入運行,其電壓、電流波形實際上已經是在不同程度有所畸變的非正弦波。
畸變的非正弦波通常是周期性電氣分量,依據傅裏葉級數分析,可分解成基波分量和基波分量整數倍的諧波分量。而變頻器的整流器一般采用三相橋式晶閘管整流電路,當變頻器接入已經發生畸變的交流電網,隻要電源側(ce) 有非線性引起的諧波,輸出側(ce) 通常就含有高次諧波幹擾電網。
4 變頻器對外界產(chan) 生的幹擾
變頻器的整流橋和晶閘管逆變電路對於(yu) 電網來講就是非線性負載,在逆變輸出回路中,輸出電流信號是受PWM載波信號調製的脈衝(chong) 波形,這樣,輸出回路電流信號也可分解為(wei) 隻含正弦波的基波和其他各次諧波的信號,這些諧波除了能構成電源無功損耗的較低次諧波外,還有許多頻率很高的諧波成分。
它們(men) 以各種方式將自己的能量傳(chuan) 播出去,形成對變頻器本身以及電力係統中的其他設備的幹擾信號。
5 高次諧波幹擾的危害
諧波電流和諧波電壓的產(chan) 生,對公用電網是一種汙染,它使得係統內(nei) 用電設備的使用條件惡化,對其工作性能和壽命產(chan) 生不利影響;對係統內(nei) 通信係統及電子設備產(chan) 生幹擾,容易幹擾通信線路並導致電子設備發生故障。
諧波對電力設備或電力係統的危害主要表現在:
1)變壓器電流諧波將增加銅損,諧波電壓將增加鐵損,其綜合結果就是使得變壓器的溫度上升。諧波還可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振,從(cong) 而產(chan) 生噪聲汙染。
2)變頻器當變頻器輸入電壓發生畸變,輸入電流峰值增大,就使得變頻器整流二極管及電解電容負擔加重,容易產(chan) 生過電壓或者過電流,導致變頻器的運行不正常。由於(yu) 變頻器屬於(yu) 電力電子裝置,很容易感受諧波失真而誤動作,從(cong) 而影響變頻器的工作性能和使用壽命。
3)電動機電機繞組存在雜散電容,諧波主要引起電動機的附加發熱,導致電動機的額外溫升,使得電動機的機械效率下降。諧波的產(chan) 生還會(hui) 引起繞組不均勻處過熱導致的絕緣層損壞、電機轉矩脈衝(chong) 及噪聲的增加。
4)供電線路高頻諧波電流使線路阻抗隨著頻率的增加而提高,對供電線路產(chan) 生了附加諧波損耗,造成電能的浪費,並且導體(ti) 對高頻諧波電流的集膚效應使線路的等效阻抗增加,導致線路壓降增大,輸出電纜的截麵要相應增大。
5)電力電容器工頻狀態下,電力係統裝設的電容器比係統中的感抗要大得多。但在諧波頻率較高時,感抗值成倍增加而容抗值大幅減少,這就可能出現諧振,諧振造成異常電流進入電容器,導致電容器過熱,絕緣破壞直至燒毀。
此外,諧波可能導致開關(guan) 設備、保護電器的誤動作,影響計量儀(yi) 表測量精度。
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