【主管Q:2347660】2号站代理随着变频器本身功能的不断完善，交流调速技术有了很大的进步。采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显、调节方便、维护简单等优点，而被越来越多地应用，但其非线性、冲击性用电的工作方式带来的干扰问题也倍受关注。由于变频器中要进行大功率二极管整流、大功率晶体管逆变，结果是在输入输出回路产生高次谐波电流，对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰，尤其是在对防干扰要求比较高的高精度仪表、计算机控制系统等应用中，谐波干扰问题尤为突出。本文将从变频器的内部结构入手，分析变频器谐波产生的原因和危害，探讨抑制谐波的可行方案。

1谐波的产生从结构来看，变频器可分为间接变频和直接变频两大类。所谓间接变频是将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流，也常常被称为交一直一交变频器。直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节，也常常被称为交一交变频器，它的每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路。正反两组按一定周期相互切换，在负荷上就获得了交变输出的电压U0.U0的幅值决定于各整流装置的控制角，频率决定于两组整流装置的切换频率。目前应用较多1969―），男，湖北监利人，副教授，硕士，主要从事电子系统教学与研究。

的还是间接变频器。

间接变频有三种不同的结构形式：（1）用可控整流器变压，用逆变器变频，调压和调频分别在两个环节上进行。（2）用不控整流器整流，斩波器变压、逆变器变频。

（3）用不控整流器整流，脉宽调制逆变器PWM变频。无电力电子元件，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网吸取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅里叶分析可知，这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和其它高次谐波组成。同样，输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，而高次谐波电流对负载直接干扰，还通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。这就是变频器产生谐波的根本原因。

谐波频率是基波频率的整数倍，根据傅里叶定理可知，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角。谐波可以分为偶次谐波（2、4、6、8次谐波）与奇次谐波（如3、5、7、9次谐波），如果基波频率为50Hz，则2次谐波频率为l00Hz，3次谐波频率为150Hz.一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n*1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。

2谐波的危害变频器对容量大的电力系统影响不是十分明显，但对容量小的系统，谐波产生的干扰则不可忽视，它对公用电网是一种污染。谐波的客观存在对公用电网和其它系统的危害大致有：2号站代理工资使公用电网的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的谐波电流流过中线时会使线路过热，甚至发生火灾。

影响各种电气元件的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪音和过电流；引起的过电压、过电流使变压器严重过热；使电容器、电缆等设备过热，绝缘老化，寿命缩短以至损坏。

会引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述的危害大大增加，甚至引起严重事故。

导致电力系统继电保护和自动装置的误动作。

对临近的通讯系统产生干扰，导致通讯质量降低甚至信息的丢失，使通讯系统无法正常工作。

3谐波的抑制措施变频器给人们带来方便、高效和巨大利益的同时，也对电网注入了大量的谐波，使电能质量变差。另一方面，随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用，人们对公用电网的供电质量要求越来越高，许多国家和地区已经制定了各自的谐波标准。我国也分别于1984年和1993年通过了“电力系统谐波管理规定”和“GB/T-14549-93标准”，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。

谐波的传播途径是传导和辐射，解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离；解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。抑制谐波的基本思路是：装设谐波滤波器，对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，在市电网络中采用适当的措施来抑制谐波。

3.1装设各种滤波器3.1.1使用无源滤波器使用无源滤波器主要是改变在特殊频率下电源的阻抗，适用于稳定、不改变的系统。

无源滤波器出现最早，因其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，至今仍是谐波抑制的主要手段。LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置，它由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除具有滤波作用外，还有无功补偿的作用。这种装置存在一些较难克服的缺点，如容易因过载而烧损。另外，无源滤波器不可受控，因此随着时间的推移，配件老化或电网负载的变动，会使谐振频率发生改变，滤波效果下降。更重要的是无源滤波器只能过滤一种谐波成份（如有的滤波器只能滤除三次谐波），如果过滤不同的谐波频率，则要分别用不同的滤波器，增加设备投资。

3.1.2使用有源滤波器有源滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器（A-PF）理论在20世纪60年代形成，后来随着大功率全控型半导体器件的成熟，脉冲宽度调制（PWM）控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，有源电力滤波器得以迅速发展。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱，以抵消原线路谐波源所产生的谐波，从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部分是谐波电流发生器与控制系统，其工作靠数字信号处理（DSP）技术控制快速绝缘双极晶体管来完成。

3.1.3使用混合式滤波器目前，在具体的谐波治理方面，2号站网址开户出现了无源滤波器（LC滤波器）与有源滤波器互补混合使用的方式，充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、成本低、有源电力滤波器补偿性能好的优点，克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点，两者结合使用，从而使整个系统获得良好的性能。

3.1.4使用滤波模块组件目前市场上有很多专门用于抗传导干扰的滤波模件或组件。这些滤波器具有较强的抗干扰能力，同时还具有防用电器本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能，对各类用电设备有很多好处。

3.2开发新型的变频器现在已有许多厂家提出生产新型的变频器，名为“绿色变频器”。该变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波，输入功率因数可控，带任何负载时都能使功率因数为1，可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器能很好的抑制谐波，同时可以保护整流桥不受电源电压瞬间尖波的影响。实践表明，不带电抗器的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰，在变频器的输出回路安装噪声滤波器。并且在变频器允许的情况，降低变频器的载波频率。

另外，在大功率变频器中，通常使用12脉冲或18脉冲整流。

3.3隔离技术变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。

三相变压器中把高压侧绕组接成三角形，低压绕组为星型且中性点接地以保证相电动势接近于正弦形，从而避免相电动势波形畸变的影响。

3.4其它措施减少或削弱变频器谐波的方法还有：电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。

信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离（至少20cm以上），以切断辐射干扰。

变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，并使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。

信号线与动力线分开配线，尽量使用双绞线降低共模干扰。

选用具有开关电源的仪表等低压电器。

采用具有一定消除高频干扰的双积分A/D转换器。

在使用以单片机、PLC等为核心的控制系统中，编制软件的时候适当增加对检测信号和输出控制部分的软件滤波，以增强系统自身的抗干扰能力。