电流谐波抑制

,变频器的电流谐波对策,SSDMarketing2005/11/15,内容,电流谐波的产生谐波的影响谐波标准谐波抑制的方法IEEE-519标准及其对策谐波抑制方法比较总结,变频器的输入电流波形,通用低压变频器实际上是一种交-直-交型电源变换器，其前半部分是整流器，先将三相或单相交流电源通过不可控（全二极管）或半可控（三个二极管和三个晶闸管）整流桥整流成为直流。在稳定运行的情况下，变频器的进线每相电流的波形如图所示，其幅值由负载决定，也与电容值有关。该波形可以分解为基波和各次谐波。由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的倍数，只有6m+1/6m-1，为5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,49,谐波的次数越高，幅值越小。,=,+,电流谐波的衡量,总的电流谐波畸变率(THDI)THDI=谐波大小相对于基波信号大小的百分比谐波通过频谱分析仪测量或计算获得,电流谐波的危害,电流谐波产生功率损耗和干扰总的输入电流方均根值的增加(可达50%)电源的电压畸变(电压谐波)功率因数的降低变压器，电缆，其它电气元件的过载对周围敏感设备的干扰整流桥和变频器电容的过载功率因数校正电容的过载谐振的危险,例如对功率因数的影响：输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步”，相移角基本为零，而相移系数CosPhi=1。考虑谐波产生的无功的影响，功率因数为D。如果不采取任何措施，D=0.90-0.92谐波产生功率损耗和干扰,变频器谐波典型值,不采取任何滤波措施0.75-15KW100%18.5-30KW80-100%37-110KW60-80%132KW及以上5070例如ATV38在不加外置进线电抗器的情况下的谐波含量大致为：,电流谐波标准,IEC/EN61800-3应用于变速驱动装置指几个基本的标准，与变频器的功率额定值有关所有这些标准应用于第一类环境“民用”对第二类环境“工业”目前没有标准标准:IEC61000-3-2:I16A每相，对非专业设备，如脚踏车（跑步机？）很少遵守(成本太高)IEC61000-3-4:16AI75A每相，对专业或非专业设备I16A的变频器的标准IEC61800-3指技术报告IEC61000-3-4:,平衡三相设备的电流发射限制,电流谐波标准,每相电流16AIrms75A的变频器的标准未来的IEC61000-3-12相对于IEC6100-3-4更加适用于交流变频器如果线路电流的5次谐波相对于基波电压的相移：90150则变压器的损耗较低.那么对于一个等效的Rsce，变频器允许的THID可以较高.例如:相对于IEC61800-3-4标准,针对THID48%，Rsce从350减少到120,在特定条件下三相平衡配电网络的电流发射限制,削弱谐波的可选方案,电抗器无源滤波器有源前端滤波器十二脉冲整流和十八脉冲整流整套装置的一体化解决方案,电抗器,电抗器的作用是平滑了电流波形，从而抑制了谐波畸变。可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧的直流电抗器。,直流母线电抗器,交流线路电抗器,THDI=150%,无附加电抗器,带3%附加电抗器,THDI=40%,变频器谐波典型值,取决于输入线路电抗器,谐波抑制电抗器的位置的影响,THD=84.23%Irms=33.6A,THD=84.26%Irms=33.6A,在直流侧加装500H电抗器,在进线侧加装250H交流电抗器,谐波抑制电抗器位置的影响,从减少电流谐波的角度看,在直流侧加装电抗器和在交流侧加装电抗器,效果是相同的。为为获得等值的谐波抑制效果,加在直流侧的直流电抗器的电感值大致应等于交流测的交流电抗器的电感值的2倍。线路电抗器产生的输出压降更大。线路电抗器可以提高变频器的对电网的抗扰性。,ATV61/71变频器对于谐波抑制电抗器的考虑,ATV8系列变频器内置交流线路电抗器或将其作为可选件。ATV1系列开始倾向于内置或可选直流电抗器。也可提供交流线路电抗器与直流电抗器一起使用或单独使用。非常突出的成本收益比。谐波削弱的幅度满足大多数装置的需要。ATV变频器集成了恰好够用的电抗器。在民用环境，利用这种方案可达到专用于专业设备的IEC61000-3-12标准(THDI=48%),ATV1系列变频器配置电抗器的情况,谐波水平/装置总功率,P,15kW75kW/90KW500kW/630KW,可选3%电抗器,ATV11,ATV31,ATV71/61,ATV71/61,可选3%电抗器,ATV71/61,集成3%电抗器Irms减少60%THD转矩损失）但是，确实有些装置标准又要求更低的谐波水平(比如IEEE519US)如果总的装置功率不是很明确或者在变化，那么必须每台变频器或机器单独处理无源滤波器可以将THDI降低到16%至10%的水准，而且，如果与电抗器结合使用的化，可以降低到5%这种方案从0.75kW到500/630kW的变频器都可以适用。,无源宽域谐波滤波器,宽域无源谐波滤波器的滤波效果,实际应用数据-10HP/460V,宽域无源谐波滤波器,输入点可保证THDI10%不需要系统分析不会产生系统谐振不会导致谐波引入可以对所有频率的谐波进行抑制成本较高：ATV1系列变频器的无源滤波器的价格接近变频器的价格,正弦和有源再生整流器,对于一组变频器而言，若要将THDI削弱到5%以下，这是一种更加有效的解决方案ATV68R智能整流器可以吸收主电源上的谐波电流，从而THDI接近于0另外，因为这种系统是双方向性的，由电机所产生的能量（如制动时产生），还被反馈回电网。功率因数可调，有助于提高整个装置的功率因数这种方案可用于90kWto660kW,智能整流器Altivar68-R,12脉冲整流和18脉冲整流,12脉冲整流:可消除5,7,17,19次谐波18脉冲整流：可消除5,7,11,13,17,19,12脉冲整流需要一台特殊变压器：二次双绕组分别Y和三角接线,+,-,其实变压器前端加隔离变压器也可有效地减少电流谐波（将其“堵”在变频器侧）,谐波六脉冲整流六脉冲整流12脉冲次数电抗器/隔离变压器5th(250Hz)50%28%2.5%7th(350Hz)29%11%1.2%11th(550Hz)9%9.5%9.0%13th(650Hz)6.2%3.9%7.1%17th(850Hz)3.4%5.5%0.3%19th(950Hz)1.9%3.5%0.3%23rd(1150Hz)2.1%3.9%3.3%25th(1250Hz)1.51%1.8%2.9%上述百分比基于电源阻抗为2%。若电源阻抗不同，上述数值将相应变化,谐波抑制的方法效果比较,5%线路电抗器THDI=30-35%5%线路电抗器+3%DC电抗器THDI=25-30%5次调制谐波滤波器THDI=20-30%5次+7次调制谐波滤波器THDI=12-20%12脉冲变频器(对称线路电流)THDI=15%18脉冲变频器(对称线路电流)THDI5%宽域谐波滤波器THDI=8-12%,全套装置的一体化解决方案,为了供电安全，Schneider还提供整体解决方案无源滤波器(Rectiphase)