摘要：闡述了諧波的概念和產(chǎn)生原理，詳細(xì)描述了變頻器產(chǎn)生的諧波問題，并對目前解決諧波問題的措施進行了綜合分析，提出了一些解決方案，以供參考。關(guān)鍵詞：交織器；諧波干擾；諧波危害變頻器在工業(yè)調(diào)速傳動領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，由于逆變電路的開關(guān)特性，在其電源上形成典型的非線性負(fù)載。逆變器通常與其他設(shè)備同時運行，如計算機和傳感器，它們往往安裝得非常靠近，可能會造成相互影響。因此，以變頻器為代表的電力電子設(shè)備是公共電網(wǎng)中較重要的諧波源之一，電力電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波污染已經(jīng)成為電力電子技術(shù)本身發(fā)展的主要障礙。相關(guān)定義1.1什么是諧波諧波產(chǎn)生的根本原因是由非線性負(fù)載引起的。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，它與施加的電壓沒有線性關(guān)系，從而形成非正弦電流，導(dǎo)致諧波。諧波頻率是基頻的整數(shù)倍。根據(jù)法數(shù)學(xué)家m .傅立葉的分析原理，任何重復(fù)的波形都可以分解為包含基頻的正弦波分量和一系列為基頻倍數(shù)的諧波。諧波是正弦波，每個諧波都有不同的頻率、幅度和相角。諧波可以用I分為偶數(shù)階和奇數(shù)階，編號的3、5、7是奇數(shù)階諧波，2、14、6、8是偶數(shù)階諧波。比如基波為50Hz時，二次諧波為10Hz，三次諧波為150Hz。一般來說，奇次諧波比偶次諧波造成的危害更大。在平衡三相系統(tǒng)中，由于對稱性，偶次諧波已經(jīng)消除，只存在奇次諧波。三相整流負(fù)載，諧波電流為6n 1 1st次諧波，如5、7、11、13、17、19等。變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。諧波定義示意圖如圖1所示。500)這個。寬度=500 '邊界=0 1.2諧波控制標(biāo)準(zhǔn)變頻器諧波控制應(yīng)注意以下標(biāo)準(zhǔn)：抗干擾標(biāo)準(zhǔn)：EN50082-1，-2，EN61800-3；輻射標(biāo)準(zhǔn)：EN61800-3，l-1，-2。尤其是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。針對變頻器的通用抗干擾標(biāo)準(zhǔn)EN50081和EN50082以及標(biāo)準(zhǔn)EN61800(1ECl800-3)定義了設(shè)備在不同環(huán)境下運行時的輻射和抗干擾水平。以上標(biāo)準(zhǔn)定義了不同環(huán)境閾值下可接受的輻射水平：L級，無輻射限制。適用于在不受干擾的環(huán)境下使用變頻器的用戶和自行處理輻射限制的用戶。h類，根據(jù)EN61800-3確定的限制，較好種環(huán)境：有限分布，第二種環(huán)境。作為可選的RFI濾波器，配置RFI濾波器可以使變頻器達到商用級，通常用于非工業(yè)環(huán)境。諧波控制電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)示意圖如表1所示。500)thi . width=500 ' border=0 2諧波治理措施為治理諧波問題，抑制輻射干擾和供電系統(tǒng)干擾，可采用屏蔽、隔離、接地和濾波等技術(shù)措施。(1)采用無源濾波器或有源濾波器：(2)增加干式變壓器的容量，降低回路阻抗，切斷傳輸線；使用綠色變頻器，無諧波污染。2.1使用無源濾波器還是有源濾波器使用無源濾波器主要是改變電源在特定頻率下的阻抗，適用于穩(wěn)定不變的系統(tǒng)。有源濾波器主要用于補償非線性負(fù)載。傳統(tǒng)方法多采用無源濾波器。無源濾波器較早出現(xiàn)。由于其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、可靠性高、運行成本低，仍然是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是一種傳統(tǒng)的無源諧波抑制器件，由濾波電容、電抗器和電阻組成。與諧波源并聯(lián)，具有無功補償和濾波功能。 #p#分頁標(biāo)題#e#

這種裝置有一些難以克服的缺點，主要是容易過載，過載會燒壞，可能造成功率因數(shù)超標(biāo)補償被罰款；此外，無源濾波器無法控制，因此隨著時間的推移，附件的老化或電網(wǎng)負(fù)荷的變化會改變諧振頻率，降低濾波效果。更重要的是，無源濾波器只能濾除一個諧波分量(如果有的濾波器只能濾除三次諧波)。如果濾除不同的諧波頻率，則應(yīng)使用不同的濾波器，以增加設(shè)備投資。內(nèi)外有源濾波器種類繁多，能夠跟蹤和補償頻率和幅值變化的諧波，補償特性不受網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響。有源電力濾波器(APF)理論形成于20世紀(jì)60年代，隨之而來的是大、中功率全控半導(dǎo)體器件的成熟，脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)的進步，以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生與諧波電流大小相同、極性相反的補償電流頻譜，從而抵消原諧波源產(chǎn)生的諧波，使電網(wǎng)電流只含有基波成分。核心部分是諧波電流發(fā)生器及控制系統(tǒng)，即通過數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管(1GBT)來完成其工作。目前，在具體的諧波控制方面，出現(xiàn)了無源濾波器(LC濾波器)和有源濾波器互補混合使用的模式，充分發(fā)揮了有源電力濾波器結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、成本低、補償性能好的優(yōu)點，克服了有源電力濾波器容量大、成本高的缺點，將二者結(jié)合起來，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的良好性能。2.2降低回路阻抗，切斷傳輸線諧波產(chǎn)生的根本原因是非線性負(fù)載的使用。因此，根本的解決辦法是將產(chǎn)生諧波的負(fù)載的供電線路與對諧波敏感的負(fù)載的供電線路分開(如圖2所示)。非線性負(fù)載引起的失真電流在電纜的阻抗上產(chǎn)生失真電壓降，由此產(chǎn)生的失真電壓波形被施加到連接在同一條線路上的其他負(fù)載上，導(dǎo)致諧波電流流過它(如圖3所示)。因此，還可以增加減少諧波危害的措施

大電纜截面積，減少回路的阻抗方式來實現(xiàn)。目前，內(nèi)較多采用提高干式變壓器容量，增大電纜截面積，特別是加大中性線電纜截面，以及選用整定值較大的斷路器、熔斷器等保護元件等辦法，但此種方式不能從根本上消除諧波，反而降低了保護特性與功能，又加大了投資，增加供電系統(tǒng)的隱患。從圖2中可知，可以將線性負(fù)載與非線性負(fù)載從同一電源

500)this.width=500" border=0> 接口點(PCC)就開始分別的電路供電，這樣可以使由非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電壓不會傳導(dǎo)到線性負(fù)載上去。這是目前治理諧波問題較為理想的解決方案。

2．3使用無諧波污染的綠色變頻器

綠色變頻器的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是：輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數(shù)可控，帶任何負(fù)載時都能使功率因數(shù)為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內(nèi)置的交流電抗器，它能很好的抑制諧波，同時可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響，實踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產(chǎn)生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況，降低變頻器的載波頻率。另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流，這樣在電源中，通過消除較低次諧波來減少諧波含量。例如12脈沖，較低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類推，對于18脈沖，較低的諧波是17次和19次諧波。#p#分頁標(biāo)題#e#

變頻器中應(yīng)用的低諧波技術(shù)可，歸納如下：①逆變單元的并聯(lián)多重化，采用2個或多個逆變單元并聯(lián)，通過波形疊加抵消諧波分量。②整流電路的多重化，在PWM變頻器中采用121脈沖、18脈沖或者24脈沖的整流，以減少諧波。③逆變單元的串聯(lián)多重化，采用30脈沖的串聯(lián)逆變單元多重化線路，其諧波可減少到很小。④采用新的變頻調(diào)制方法，如電壓矢量的菱形調(diào)制等。目前，許多變頻器制造廠商已非常重視諧波問題，在設(shè)計時已從技術(shù)手段上保證了變頻器的綠色化,從而在根本上解決諧波問題。

3結(jié)論

綜上所述，可以清楚地了解諧波產(chǎn)生的原因，在具體治理上可采用無源濾波器、有源濾波器，減少回路阻抗，切斷諧波傳輸路徑及開發(fā)使用無諧波污染的綠色變頻器等方法，將變頻器產(chǎn)生的諧波控制在較小范圍內(nèi)，達到科學(xué)合理用電，抑制電網(wǎng)污染，提高電源質(zhì)量。