二级建造师辅导：变频器产生的干扰及解决方案

　　一、前言

　　采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显、调节方便、维护简单、网络化等优点而被越来越多的应用。但是，由于变频器特殊的工作方式带来的干扰越来越不容忽视。变频器干扰主要有：一是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件，其产生的谐波对电网将产生传导干扰，引起电网电压畸变（电压畸变率用THDv表示，变频器产生谐波引起的THDv在10~40%左右），影响电网的供电质量；二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件，在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作。

　　二、谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害

　　1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。

　　2.谐波可以通过电网传导到其它的用电器，影响了许多电气设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热，绝缘老化，寿命缩短，以至于损坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

　　3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。

　　4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。

　　5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰，严重时使系统无法得到正确的检测信号，或使控制系统紊乱。

　　一般来讲，变频器对电网容量大的系统影响不十分明显，这也就是谐波不被大多数用户重视的原因。但对系统容量小的系统，谐波产生的干扰就不能忽视。

　　三、有关谐波的国际及国家标准

　　现行的有关标准主要有：国际标准IEC61000：2：2，IEC61000：2：4，欧洲标准EN61000：3：2，EN61000：3：12，国际电工学会的建议标准IEEE519：1992，中国国家标准GB/T14549：93《电能质量共用电网谐波》。下面分别做简要介绍：

　　1.国际标准

　　IEC61000：2：2标准适用于公用电网，IEC61000：2：4标准适用于厂级电网，这两个标准规定了不给电网造成损害所允许的谐波程度，它们规定了最大允许的电压畸变率THDv.

　　IEC61000：2：2标准规定了电网公共接入点处的各次谐波电压含有的THDv约为8%.

　　IEC61000：2：4标准分三级。第一类对谐波敏感场合（如计算机、实验室等）THDv为5%；第二类针对电网公共接入点和一部分厂内接入点THDv为8%；第三类主要针对厂内接入点THDv为10%.

　　以上两个标准还规定了电器设备所允许产生谐波电流的幅值，前者主要针对16A以下，后者主要针对16A到64A.

　　IEEE519：1992标准是个建议标准，目标是将单次THDv限制在3%以下，总THDv限制在5%以下。

　　2.国内标准

　　GB/T14549：93中规定，公用电网谐波电压（相电压）限值为380V（220V）电网电压总THDv为5%，各次谐波电压含有率奇次为4%，偶次为2%.

　　由以上标准看来，一般单次电压畸变率在3~6%，总电压畸变率在5~8%的范围内是可以接受的。

　　四、减少变频器谐波对其它设备影响的方法

　　1.增加交流/直流电抗器

　　采用交流/直流电抗器后，进线电流的THDv大约降低30%~50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

　　2.多相脉冲整流

　　在条件具备，或者要求产生的谐波限制在比较小的情况下，可以采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDv大约为10%~15%，18相脉冲整流的THDv约为3%~8%，满足EN61000：3：12和IEEE519：1992严格标准的要求。缺点是需要专用变压器和整流器，不利于设备改造，价格较高。

　　3.无源滤波器

　　采用无源滤波器后，满载时进线中的THDv可降至5%~10%，满足EN61000：3：12和IEEE519：1992的要求，技术成熟，价格适中。适用于所有负载下的THDv<30%的情况。缺点是轻载时功率因数会降低。