闲聊EMC(十二)--典型问题二(二)

       上期我们分析了变频器作为驱动系统干扰源时，低频谐波对PCC点谐波干扰的问题，今天我们谈谈现场应用中的一些案例。

1.现场案例

Case1:某钢铁轧机谐波对整流变压器影响：

问题描述：某钢铁公司H型钢开坯机（BD），定子整流变压器温升高，温度保护。变频器采用西门子SL150交交变频器，他励同步电机。用户认为变频器谐波及无功电流是造成定子整流变压器温度高的主要原因，在变压器二次侧增加的SVG及谐波滤波，进行谐波滤波及无功补偿，从而减小对变压器谐波影响及无功电流。

Case2:某钢铁卷曲系统，整流回馈单元对电网的影响：

问题描述：卷取机主传动采用交直交（整流回馈+逆变器）变频器，同一电网中夹送辊电机采用直流驱动（直流调速器）。在卷取机完成收卷后停车制动时，发现影响到夹送辊的力矩（电枢电流）波动。

2.案例分析与解决

Case1：西门子中压变频器的谐波频谱如图

      从图中可以看到，除典型6脉波整流电路中的5，7，11…等谐波外还存在着大量的非整数谐波。这是由交交变频器工作方式决定的（通过调制触发脉冲角度斩波工频电网电压形成三相定子交流供电电压），与直流调速器不同是触发角度时的变化，所以造成所谓的分数次谐波。

       西门子交交变频器为提供变压器电压利用率，通过在三相交流相电压中注入类似3次谐波（线电压基波依旧为正弦波）来实现，所以在变压器二次侧还将产生3次谐波。

而整流变压器二次侧采用的是三角形接法：

       那么三次谐波将在二次绕组中形成电流，将大大增加变压器的谐波损耗。再有，典型晶闸管6脉波整流电路的功率因数除与谐波相关外，还与当前的触发角度直接相关，相比于直流调速系统，简单来见，功率因数正比于cosα，显然与工艺转速相关，转速越低从电网吸收无功越大，造成变压器无功损耗大大增加。

Case2：这是典型的在公共电网中，变频器在停车制动过程中在PCC点产生较大的非线性谐波电流，从而影响到PCC点的其他设备。

3.解决方案

Case1：由于交交变频器的工作特点，一方面需要改善电网条件，应该在电网侧，比如10kV侧增加谐波滤波及无功补偿装置，减小在pcc点处谐波影响；再者，改善变压器绕组接法，提高容量，改善冷却条件等措施降低变压器因谐波，无功等因素造成的发热；从工艺上改善工艺转速，比如提供轧制转速等实现；

Case2：对于卷曲主传动的变频器加装隔离变压器，与直流调速系统供电电网分开。

4.总结

       从上述现场实际case可以看到，对于PCC低频谐波的影响，一方面供电设备的选型是否合理，依据工艺及变频器的类型对供电线路负荷进行合理分配，另一方面选择适当的线路谐波滤波及无功补偿装置，最后需要优化工艺运行状态。

       由于EMC问题的复杂性，分析与处理方法可能会有不同和不足，对于实际问题的分析，希望能抛砖引玉，深入讨论，以利进一步处理实际工程问题。