1、变频器电磁谐波的污染及改进措施探析摘 要：因为变频器驱动的电动机系统具有节能效果明显、调节方便维护简单和网络化等优点，所以在社会上被越来越多地应用，但其非线性、冲击性用电的工作方式所带来的谐波问题严重影响变频器驱动的电动机在整个电网中的工作表现。因此，分析变频器谐波产生的原因和危害，并针对这一问题提出相应的对策就显得相当重要。 关键词：变频器 谐波 产生 危害 抑制 电力行业的各项技术发展速度都极其迅速。在电力行业中，因为变频器驱动的电动机系统具有节能效果明显、调节方便维护简单和网络化等优点，变频器被普遍的采用为电动机系统的驱动性设备，这其中固然是因为这种变频器的节能效果明显，同时也由于它的易
2、于操作性，尤其是它能和网络相连接，通过计算机的智能化技术，便于进行调节和管理。但同时也由于它的自身特点，导致在使用这种变频器时，会对其他的电力设备产生干扰，严重时会影响整个公用电网的正常运转。 目前情况下，由于技术所限，以及变频器本身的优点，人们在生活中仍然普遍使用这一设备。只要人们能够采用适当的方法，正确的使用变频器，科学合理的用电，就能够有效地控制谐波，减少谐波带来的危害。 一、变频器谐波的产生原理 谐波作为一个关键性的概念，主要是根据傅里叶的的理论，以基波频率的整数倍作为计算方法，对周期性非正弦交流量进行级数分解，如果各次分量都比基波频率大，即将这种交流量称为谐波或者高次谐波。电力系统中
3、主要的变频器有两种，即间接和直接变频。间接变频器的工作原理是：将工频交流通过变频器变成直流电流，然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流。直接变频器的原理则是：将工频交流变换成可控频率的交流，不需要像间接变频那样，中间减少了转变直流的环节。 当下的间接变频器主要有三种不同的工作方式： 1.工作分变压和变频两个程序，分别由可控整流器和逆变器来完成，二者同时辅助变频器完成工作。 2.工作也包括变频和变压两个程序，但是在进行变压工作时，用的是斩波器，并且主要通过脉宽来调节电压。 3.变频和变压同时进行。这种变频器必须采用全控式器件，才能保证正常的工作。 以上三种不同的工作方式，是由间接变频器的不同
4、结构造成的。但是所有的变频器中都会使用到大量的非线性电子元件，并且主要以断续的方式对电流进行处理。 二、谐波的危害 公用电网的主要任务是为社会提供稳定的电力，并且以固定频率的电压传输给应用部门。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，对其它控制系统的控制也可以造成严重影响和不良后果。大多数情况下，如果一个电力系统所涉及的范围比较大，电力传输的电压比较大，变频器的影响不会十分明显；但是若相对于小的电力系统，同时传输的电压比较小，变频器的影响就显而易见了。变频器所产生的谐波，不仅会影响电压的稳定性，导致电网系统的电压状况发生变化；严重时会引起整个电网系统的崩溃。因此，电力部门需要认真考虑这
5、种谐波的危害，以防在未来对公用电网造成更大的威胁。总结而来，谐波主要产生的危害有以下四条： 1.谐波会增加公用电网的电流流量，使公用电网承受超负荷的电压，损耗电力设备，严重时会导致公用电网的罢工，甚至会引起火灾。 2.谐波会影响电子元件工作。谐波除了会影响电力设备外，还会对设备内部的各种元件产生极大地危害，以致缩短元件的使用寿命。 3.谐波会在更大范围内引起电力系统电压电流的变化，引起局部的电力并联、串联等灾害性谐振，造成更大的危害。 4.谐波还会严重影响正常的通讯。通讯系统大部分无法离开电力电网的支撑，但是谐波会影响电网的稳定性，使得通讯系统的信息传递效果不理想，有时候导致通讯系统的暂时中断
6、，对整个社会的生产生活产生严重的影响。 三、应对措施 谐波主要是以传导和辐射电流的方式，对公共电网产生干扰的，因而我们可以采用相关的方法，减少甚至杜绝谐波的危害。大部分的电力专家建议采用隔离的方式，减少谐波的干扰。但是我们同时也要关注变频器使用所带来的问题。现在许多国家已经就此类问题，采取了相关的措施，有的地区制定了对公共电网中的谐波控制标准。我国也采取了相关的措施，如对“电力系统谐波管理规定”和“GB/T1454993 标准” ，主要致力于解决谐波造成的危害。 从理论上来讲，主要的解决方法有三种：改进设备；采用控制设备；装设谐波补偿装置来补偿谐波。具体方法有以下几种： 1.采用谐波控制技术和
7、设备 滤波器产生的补偿电流，与谐波产生的电流反方向或对立方向传输，并且在数量上完全相等，以此来减少谐波的影响。目前这种技术在使用时尚未发现对电力系统的不利影响，并且在发达国家广为应用。同时还可以通过安装电抗器来控制谐波。电抗器能够调节谐波所造成的电网的电压畸变，并且效果也比较明显，应用电抗器，谐波对电网电流的干扰降低了 30%-50%，有效的减少了谐波的威胁。 2.开发新的变流器 采用谐波控制装备，虽然能减少谐波带来的危害，但是都没有彻底消除谐波的存在。因此，电力行业以及电力专家仍然需要继续努力，研发新的变流器。目前电力领域内的 PWM 逆变器研究成果比较多，这种逆变器能够有效地从根本上减少谐
8、波的产生，预示着未来变流器的发展方向。 目前情况下，由于技术所限，以及变频器本身的优点，人们在生活中仍然普遍使用这一设备。尽管变频器使用中会产生各种各样的问题，甚至严重时会影响整个社会，但是，只要人们能够采用适当的方法，正确的使用变频器，科学合理的用电，就能够有效地控制谐波，减少谐波带来的危害。尽管当前变频器在使用中未造成灾害性的后果，但是，电力部门和有关专家仍然要继续努力，寻找新的解决方法，让变频器更好的为人们服务。 参考文献 1刘美俊.通用变频器应用技术M.福州：福建科技技术出版社，2005：110117. 2康梅，朱莉，陈山.变频器使用指南M.北京：化学工业出版社，2009：109121. 3杜相如.变频器在煤矿使用中的谐波干扰及抑制J.山西煤炭，2011， （12）.
