一、SD700 三相660VAC系列變頻器柜機(jī)內(nèi)部拓?fù)浜唸D 　　6脈沖 　　12脈沖 二、加裝EMC濾波器及諧波電抗器后對諧波抑制水平的闡述 　　變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、風(fēng)機(jī)空調(diào)設(shè)備、過程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 　　但是，由于變頻器的開關(guān)特性構(gòu)成了一個非線性負(fù)載，所帶來的諧波干擾越來越不容忽視，尤其是在大功率的變頻調(diào)速系統(tǒng)中。變頻器干擾主要有：一是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變（電壓畸變率用THDv表示，變頻器產(chǎn)生諧波引起的THDv在10～40%左右），影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開關(guān)器件，當(dāng)晶體管換向的時候，在輸出能量的同時，將在輸出電纜上產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻電磁輻射干擾，會影響到周邊電器的正常工作。 　　一.什么是諧波? 　　諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)，根據(jù)法國數(shù)學(xué)家傅立葉（M.Fourier）分析原理證明，任何重復(fù)的波形（包括方波，三角波等等）都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以I區(qū)分為偶次與奇次性，第3、5、7次編號的為奇次諧波，而2、1 4，6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時，2次諧波為lOOHz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中， 由于對稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波，例如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。 　　二.諧波和電磁干擾對電網(wǎng)及其它系統(tǒng)和設(shè)備的危害有哪些? 　　1.諧波使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)中局部的諧振，從而使諧波放大，增加線路損耗，降低電網(wǎng)電壓。 　　2.諧波使電網(wǎng)中的電器元件（包括變頻器本身）產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了電器設(shè)備的功率因數(shù)，影響其使用效率和壽命。 　　3.諧波使電網(wǎng)中電力變壓器的損耗增加，直接影響變壓器的使用容量和使用效率;還會造成變壓器噪聲增加，使其局部過熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞。 　　4.諧波可以通過電網(wǎng)傳導(dǎo)到其它的用電設(shè)備，影響了許多電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，所產(chǎn)生影響的瞬間電壓畸變會干擾電網(wǎng)中電器設(shè)備內(nèi)部軟件或硬件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，比如繼電器保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動作。 　　5.諧波的存在會造成異步電動機(jī)效率下降，噪聲增大，發(fā)熱造成絕緣老化，壽命縮短。 　　6.電磁輻射干擾會使經(jīng)過變頻器輸出電纜附近的控制信號（計算機(jī)或PLC）、檢測信號（儀表或傳感器），以及通信等弱電信號受到干擾，嚴(yán)重時使儀表計量不準(zhǔn)確，系統(tǒng)無法得到正確的檢測和控制信號，或使控制系統(tǒng)通信紊亂。 　　一般來講，變頻器對電網(wǎng)容量大的系統(tǒng)影響不十分明顯，這也就是諧波不被大多數(shù)用戶重視的原因。但對大功率的變頻器或電網(wǎng)容量相對小一些的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾就不能忽視。應(yīng)采取較為全面和有效的措施來確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 　　三.針對大功率變頻器，應(yīng)采取哪些抑制諧波和電磁干擾的措施? 　　從上面的SD700 660大功率變頻器的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中可以看出，PE公司的SD700系列的大功率變頻器采用了內(nèi)置了交流諧波電抗器，EMC輸入濾波器和輸出dv/dt濾波器，其中： 　　1. 內(nèi)置的交流電抗器，置于整流橋的前端，實(shí)現(xiàn)以下兩個功能:一方面保護(hù)整流橋，不受電網(wǎng)電壓瞬間波動的影響，抑制輸入中的浪涌電流對變頻器的沖擊，有些是采用置于直流母線上的直流電抗器，但此方案使整流橋得不到相應(yīng)的保護(hù).另一方面,交流電抗器能夠過濾掉電網(wǎng)諧波和增加阻抗，使電流正弦波平滑，并且提高功率因數(shù)和效率，所以PE公司大功率的變頻器采用了內(nèi)置交流電抗器，可以提高變頻器和整個電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠和高效運(yùn)行. 　　2. 內(nèi)置的EMC有源濾波器，能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。其基本原理是從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流頻譜， 以抵消原線路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量，能大大降低高次諧波所造成的電機(jī)發(fā)熱和能量損耗，同時減小它對電網(wǎng)的擾動，總的諧波電壓含有的THDv小于8%，完全符合工業(yè)應(yīng)用及EN61000-6-2抗電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用場合要求。它優(yōu)于傳統(tǒng)的LC無源濾波器，克服了無源濾波器存在一些較難克服的缺點(diǎn)，比如容易過載造成燒損，另外，無源濾波器不能受控，因此隨著時間的推移，配件老化或電網(wǎng)負(fù)載的變動，會使諧振頻率發(fā)生改變，濾波效果下降。更重要的是無源濾波器只能過濾一種諧波成份（如有的濾波器只能濾除三次諧波），如果過濾不同的諧波頻率，則要分別用不同的濾波器，會增加設(shè)備投資。所以PE公司的SD700系列大功率變頻器都內(nèi)置了EMC有源濾波器，從而是整個系統(tǒng)獲得長期穩(wěn)定的性能。 　　3. 內(nèi)置的dv / dt輸出濾波器，變頻器的輸出在傳輸過程中的相間的電磁輻射和耦合噪聲等干擾信號，將被dv / dt輸出濾波器過濾掉，滿足 UNE-EN 61800-3等標(biāo)準(zhǔn)，減小對周邊控制信號和檢測信號的干擾，變頻器到電機(jī)的電纜長度允許達(dá)到最長300米，并確保整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。變頻器的逆變橋A相輸出波形如下圖所示： 　　若把變頻器輸出波形放大, 可以看到波形的角度并非 90直角 [align=center] [/align] 　　但是在變頻器輸出端會產(chǎn)生尖銳的過脈沖電壓， 此電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過電機(jī)輸出 　　為解決此問題, Power Electronics研究出 IGBTs的門極電阻, 保證尖峰脈沖不超過限值. 　　Rg 門極電阻 ，控制負(fù)載的 “電容量” 使之與 IGBT一致. [align=center] 變頻器輸出不帶dv/dt輸出濾波器時，200A 負(fù)載下的實(shí)際測量波形[/align] [align=center] 變頻器輸出帶dv/dt輸出濾波器時，200A負(fù)載下的實(shí)際測量波形：POWER ELECTRONICS[/align] 　　Power Electronics的變頻器, 集成了dV/dt 輸出濾波器. 此濾波器由線圈組成, 串聯(lián)在輸出端，它執(zhí)行著過濾尖峰脈沖的作用.