的分析，提出了抑制諧波的可行方案。

　　隨著變頻器本身功能的不斷完善，交流調(diào)速技術(shù)有了很大的進(jìn)步。采用變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而被越來越多地應(yīng)用，但其非線性、沖擊性用電的工作方式帶來的干擾問題也倍受關(guān)注。由于變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流、大功率晶體管逆變，結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生高次諧波電流，對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，尤其是在對(duì)防干擾要求比較高的高精度儀表、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等應(yīng)用中，諧波干擾問題尤為突出。本文將從變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，分析變頻器諧波產(chǎn)生的原因和危害，探討抑制諧波的可行方案。

　　1諧波的產(chǎn)生從結(jié)構(gòu)來看，變頻器可分為間接變頻和直接變頻兩大類。所謂間接變頻是將工頻電流通過整流器變成直流，然后再經(jīng)過逆變器將直流變換成可控頻率的交流，也常常被稱為交一直一交變頻器。直接變頻器則將工頻交流變換成可控頻率的交流，沒有中間的直流環(huán)節(jié)，也常常被稱為交一交變頻器，它的每相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。正反兩組按一定周期相互切換，在負(fù)荷上就獲得了交變輸出的電壓U0.U0的幅值決定于各整流裝置的控制角，頻率決定于兩組整流裝置的切換頻率。目前應(yīng)用較多1969?），男，湖北監(jiān)利人，副教授，碩士，主要從事電子系統(tǒng)教學(xué)與研究。

　　的還是間接變頻器。

　　間接變頻有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：（1）用可控整流器變壓，用逆變器變頻，調(diào)壓和調(diào)頻分別在兩個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行。（2）用不控整流器整流，斬波器變壓、逆變器變頻。

　　（3）用不控整流器整流，脈寬調(diào)制逆變器PWM變頻。無電力電子元件，變頻器從電網(wǎng)中吸取能量的方式都不是連續(xù)的正弦波，而是以脈動(dòng)的斷續(xù)方式向電網(wǎng)吸取電流，這種脈動(dòng)電流和電網(wǎng)的沿路阻抗共同形成脈動(dòng)電壓降疊加在電網(wǎng)的電壓上，使電壓發(fā)生畸變，經(jīng)傅里葉分析可知，這種非同期正弦波電流是由于頻率相同的基波和其它高次諧波組成。同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾，還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。這就是變頻器產(chǎn)生諧波的根本原因。

　　諧波頻率是基波頻率的整數(shù)倍，根據(jù)傅里葉定理可知，任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻率、幅度與相角。諧波可以分為偶次諧波（2、4、6、8次諧波）與奇次諧波（如3、5、7、9次諧波），如果基波頻率為50Hz，則2次諧波頻率為l00Hz，3次諧波頻率為150Hz.一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統(tǒng)中，由于對(duì)稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對(duì)于三相整流負(fù)載，出現(xiàn)的諧波電流是6n*1次諧波，例如5、7、11、13、17、19等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。

　　2諧波的危害變頻器對(duì)容量大的電力系統(tǒng)影響不是十分明顯，但對(duì)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)生的干擾則不可忽視，它對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染。諧波的客觀存在對(duì)公用電網(wǎng)和其它系統(tǒng)的危害大致有：使公用電網(wǎng)的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的諧波電流流過中線時(shí)會(huì)使線路過熱，甚至發(fā)生火災(zāi)。

　　影響各種電氣元件的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪音和過電流；引起的過電壓、過電流使變壓器嚴(yán)重過熱；使電容器、電纜等設(shè)備過熱，絕緣老化，壽命縮短以至損壞。

　　會(huì)引起公用電網(wǎng)局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。

　　導(dǎo)致電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。

　　對(duì)臨近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通訊質(zhì)量降低甚至信息的丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。

　　3諧波的抑制措施變頻器給人們帶來方便、高效和巨大利益的同時(shí)，也對(duì)電網(wǎng)注入了大量的諧波，使電能質(zhì)量變差。另一方面，隨著以計(jì)算機(jī)為代表的大量敏感設(shè)備的普及應(yīng)用，人們對(duì)公用電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高，許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)制定了各自的諧波標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也分別于1984年和1993年通過了“電力系統(tǒng)諧波管理規(guī)定”和“GB/T-14549-93標(biāo)準(zhǔn)”，用以限制供電系統(tǒng)及用電設(shè)備的諧波污染。

　　諧波的傳播途徑是傳導(dǎo)和輻射，解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把傳導(dǎo)的高頻電流濾掉或者隔離；解決輻射干擾就是對(duì)輻射源或被干擾的線路進(jìn)行屏蔽。抑制諧波的基本思路是：裝設(shè)諧波濾波器，對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當(dāng)?shù)拇胧﹣硪种浦C波。

　　3.1裝設(shè)各種濾波器3.1.1使用無源濾波器使用無源濾波器主要是改變?cè)谔厥忸l率下電源的阻抗，適用于穩(wěn)定、不改變的系統(tǒng)。

　　無源濾波器出現(xiàn)比較早，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行可靠性較高以及運(yùn)行費(fèi)用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統(tǒng)的無源諧波抑制裝置，它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成，與諧波源并聯(lián)，除具有濾波作用外，還有無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩＿@種裝置存在一些較難克服的缺點(diǎn)，如容易因過載而燒損。另外，無源濾波器不可受控，因此隨著時(shí)間的推移，配件老化或電網(wǎng)負(fù)載的變動(dòng)，會(huì)使諧振頻率發(fā)生改變，濾波效果下降。更重要的是無源濾波器只能過濾一種諧波成份（如有的濾波器只能濾除三次諧波），如果過濾不同的諧波頻率，則要分別用不同的濾波器，增加設(shè)備投資。

　　3.1.2使用有源濾波器有源濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。有源電力濾波器（A-PF）理論在20世紀(jì)60年代形成，后來隨著大功率全控型半導(dǎo)體器件的成熟，脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制技術(shù)的進(jìn)步以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測(cè)方法的提出，有源電力濾波器得以迅速發(fā)展。其基本原理是從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流頻譜，以抵消原線路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系統(tǒng)，其工作靠數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管來完成。

　　3.1.3使用混合式濾波器目前，在具體的諧波治理方面，出現(xiàn)了無源濾波器（LC濾波器）與有源濾波器互補(bǔ)混合使用的方式，充分發(fā)揮LC濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、成本低、有源電力濾波器補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn)，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，兩者結(jié)合使用，從而使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好的性能。

　　3.1.4使用濾波模塊組件目前市場(chǎng)上有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波模件或組件。這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還具有防用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對(duì)各類用電設(shè)備有很多好處。

　　3.2開發(fā)新型的變頻器現(xiàn)在已有許多廠家提出生產(chǎn)新型的變頻器，名為“綠色變頻器”。該變頻器的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是：輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數(shù)可控，帶任何負(fù)載時(shí)都能使功率因數(shù)為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內(nèi)置的交流電抗器能很好的抑制諧波，同時(shí)可以保護(hù)整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響。實(shí)踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高于帶電抗器產(chǎn)生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，在變頻器的輸出回路安裝噪聲濾波器。并且在變頻器允許的情況，降低變頻器的載波頻率。

　　另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流。

　　3.3隔離技術(shù)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。

　　三相變壓器中把高壓側(cè)繞組接成三角形，低壓繞組為星型且中性點(diǎn)接地以保證相電動(dòng)勢(shì)接近于正弦形，從而避免相電動(dòng)勢(shì)波形畸變的影響。

　　3.4其它措施減少或削弱變頻器諧波的方法還有：電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾。

　　信號(hào)線采用屏蔽線，且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)開一定距離（至少20cm以上），以切斷輻射干擾。

　　變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開，并使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。

　　信號(hào)線與動(dòng)力線分開配線，盡量使用雙絞線降低共模干擾。

　　選用具有開關(guān)電源的儀表等低壓電器。

　　采用具有一定消除高頻干擾的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。

　　在使用以單片機(jī)、PLC等為核心的控制系統(tǒng)中，編制軟件的時(shí)候適當(dāng)增加對(duì)檢測(cè)信號(hào)和輸出控制部分的軟件濾波，以增強(qiáng)系統(tǒng)自身的抗干擾能力。