作者：唐进
发表于：2005-04-16 08:12:00
导言
变频器是一种广泛应用于工业自动化控制领域的电力电子装置。随着变频器技术的不断发展，其谐波问题也越来越受到关注。
变频器谐波产生机理
输入侧谐波
变频器的主电路通常采用交-直-交拓扑结构。外部输入的工频电源经三相桥式不可控整流后，变为直流电压信号。由于整流过程是非线性的，因此输入电流波形为矩形波，包含丰富的谐波成分。这些谐波电流会对供电系统造成干扰。
按傅立叶级数分解，输入电流谐波频率为基波频率的6n+1倍（n=1,2,3...），其中高次谐波对输入供电系统的影响尤为严重。
输出侧谐波
变频器输出回路中，输出电压和输出电流均包含谐波成分。对于PWM控制的变频器，尤其是电压型变频器，其输出的电磁波为矩形波。谐波频率与变频器调制频率有关，调制频率越低，高次谐波的干扰越明显。
这些高次谐波电流会对负载产生直接干扰，并通过电缆向周围空间辐射，干扰附近的电器设备。
变频器谐波影响
仪控系统影响
变频器谐波会对仪控系统产生多方面的干扰，包括：
- 干扰模拟信号的测量精度
- 引发数字信号的误动作
- 影响变送器的正常工作
其他影响
除了仪控系统外，变频器谐波还会对其他设备造成影响，例如：
- 电动机发热、振动和噪声增加
- 变压器容量不足和过热
- 电容器击穿
防止对策
为了减轻变频器谐波的影响，可以采取以下对策：输入侧措施
- 使用输入电抗器或谐波滤波器
- 选择具有主动输入谐波抑制功能的变频器
- 采用谐波补偿装置
输出侧措施
- 使用输出电抗器或谐波滤波器
- 选择具有输出谐波抑制功能的变频器
- 采用变频调制技术，提高调制频率
其他措施
- 合理选择变频器的容量和类型
- 注意变频器的安装和接线方式
- 定期对变频器进行维护和检修
结论
变频器谐波问题是一个不容忽视的问题。通过深入了解变频器谐波产生机理，分析谐波影响，并采取有效的防止对策，可以最大程度地减轻谐波干扰，确保工业自动化控制系统的稳定运行。
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