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 回复:变频器谐波含量大小问题

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作者 主题
古力特
游民

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楼主    2009-08-06 16:59:46
主题:变频器谐波含量大小问题
各位大侠,最近碰到了一个棘手的问题,就是使用变频器以后,谐波含量变化大吗?查了很多资料仍然不解,请问各位高手,现场如果使用了一台变频器,电压谐波和电流谐波会是多大呢?如果用了很多台,谐波会增加很多吗?能否满足国家电网的要求呢?请各位大侠指点。
kdrjl
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    2009-08-06 23:05:46
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
谐波可以通过谐波测试仪器测量。不过,有一个概念需要清楚,就是你的设备和电网之间的容量比,当设备的容量是你的供电电网质量的1/5时,那谐波成分取决于你的电网,而不是装置。反之设备容量是电网容量的1/1时,那装置所产生的谐波就会占主导位置了。
打个比方,往河里滴一滴墨水,河水的颜色是不会改变的,相反,往洗脸盆里滴一滴墨水,那水的颜色就不言而喻了,要变色的。
电网与装置之间的污染与反污染的关系也是如此。你的供电变压器的容量远大于变频器容量总和,那装置所产生的谐波不会对电网造成威胁的,反之,变频器容量总和接近或等于供电变压器的容量,那变频器所产生的谐波就会对电网造成直接的影响。
为了净化我们的电网不被污染或少被污染。国家规定了传动装置的网侧波形畸变率不能大于4%(现在好像是这个指标,这个指标也是欧洲的网侧标准),所以我们强调变频器的输入侧要加装4%压降的进线电抗器,这个电抗器是针对3次、5次、7次、11次谐波而设置的防护措施;13次以上的谐波要靠无线电干扰滤波器来防护。这就是变频器的输入侧的外围元件。不要小视他们的作用呀。为了你的单位网侧波形畸变率不超标,不被罚款,这些外围元件是非常重要的!
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yming
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    2009-08-19 13:41:52
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
看看实测的情况:
直流系统不工作(不上电)。只有一些小功率的变频器(10kW)和电炉(75kW)
工作时:


6RA28前端加有电抗器,运行时的波形。


没有电抗器的直流控制系统运行时的波形:


大家评论一下吧:
学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
yming
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    2009-08-20 19:56:34
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
只要了解奇、偶次谐波叠加的特点,通过实测波形就可知道个大概其。
下面是奇次谐波(均是4%幅度):特点是对称,趋势是矩形波!



下面是偶次谐波(均是4%幅度):特点是 非对称。趋势是锯齿波。



如果三相供电中,某用户使用其中的两相,造成某些偶次谐波叠加到电网,这时的峰值相位发生偏移。有可能造成可控硅换相失败。
但是我觉得对三相整流桥没什么太大影响。各位的想法如何?
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yming
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    2009-08-25 00:11:22
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
先写个三相基本整流电路的谐波表达式。它可以说明变频器整流电路直流侧本身就存在的主要谐波。要说明的是:此表达式假设变压器容量大大于整流装置容量,所以电压和负载电流无相关性。同时也没考虑直流侧的(储能滤波电容的加入会改变桥的换相点,由此产生奇次谐波)。

点击此处查看附件
对于可控硅直流来说;即便变压器容量较大于装置容量,(如果不装电抗器的话)由于电流在控制角较小时,电流不连续,会通过变压器的感抗产生谐波。
至于“偶次谐波对电网的危害不大”并不认同。国家对偶次谐波的限制还是很严格的。实际上这次故障主要就是偶次谐波。
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kdrjl
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    2009-08-30 00:06:17
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
Y侠,我的问题今天基本确定了。通过检测系统的回馈侧电流波形,3、5、7次谐波含量不是很大,基本在5%,即便超标也不多,电流波形也是正弦波,畸变不严重。所以初步判断,电抗器和滤波器发热,与谐波关系不大。从示波表的波形看,波形有抖动现象,无规则的抖动,而且三相电源的零线测量有电流。(网侧三相不平衡)这种干扰现象很像是系统的电磁辐射干扰,这是初步判断。于是,在交流电源侧,加了铁氧体磁环,再观察回馈电流波形,抖动现象明显减弱,电抗器发热下降。改善效果显著。但是发热问题转移到了铁氧体磁环上来了。嘻嘻嘻,20分钟左右,磁环的表面温度上升到了170度,此时穿入磁环的电源线已经有些软化了。赶紧停下来,怕把电缆线烤坏了。于是又成倍的加了磁环,目的是让热量分流,结果效果显著,馈电时,电流波形基本稳定,电抗器的温度基本保持在60度左右就平衡了,而且磁环的温度也保持在50-60度(各磁环受热不是很均匀)达到热平衡了。
由此分析,我的问题主要是因为回馈单元的载波频率太高(40-50kHz),导致空间的电磁场辐射强烈,影响了控制电路的触发稳定性,造成网侧的电流波形不稳定,使网侧滤波元件发热。加入了网侧的铁氧体磁环,有效的抑制了载波频率导致的传导干扰,使系统回馈电流的控制得到相对稳定。
收获一,实验再次证明铁氧体磁环可以有效的抑制变频器或逆变器由于载波频率所造成的电磁辐射传导干扰。他是最简单、最有效的抗电磁传导干扰的一种方法。当然加磁环要加对地方,放置的地方不正确,收不到奇效。
收获二,增加磁环的体积,比增加导线的绕制的圈数效果更好。当然,磁环的个数增加也是成本增加。
收获三,对于网侧三相电源,或者直流母线,要整体一起穿入绕制,每线穿入绕制基本无效。比如三相三线一起穿入绕制,直流母线两线一起穿入绕制,不要一颗线单独穿入绕制。否则无效果。
困扰我很长时间的问题得到解决,心情比较激动,^_^,为此一直没有发货,都延期了。压力很大呢。这回如释重负,爽。
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kdrjl
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    2009-08-30 10:52:45
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
补充下,原来的回馈门限阈值是(直流母线电压)680-710DCV,后来降低到620-640DCV。别看降了这几十伏的电压,对以高频的载波频率开关dv/dt可是降了许多。有助于消弱电磁辐射的干扰强度。在示波器的电流波形检测中,可以看到明显的跳动现象在消弱。当然,最后解决问题的还是铁氧体磁环。
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yming
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    2009-11-08 23:44:40
精华帖  主题:回复:变频器谐波含量大小问题
是呀,就是11次电流谐波,也无非550Hz。都在声频范围内。它只会产生低频噪音。
只有变频器的输出侧的载波,就容易产生射频干扰。大功率的输出电缆就很容易产生射频干扰问题。如果载波频率较低4kHz,就会产生电磁噪音(吱吱的声响,用它也能考察电机质量好不好。电机电磁噪音大,说明定子线圈固化得不好)。
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