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开卷线上的变频器应用

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开卷线上的变频器应用

发布日期:2017-11-14 作者: 点击:

开卷线

开卷线上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,但它的非线性,冲击性用电的工作方式,带来的干扰问题亦倍受关注。对于一台变频器来讲,它的输入端和输出端都会产生高次谐波,输入端的谐波会通过输入电源线对公用电网产生影响。

一、 谐波的产生

从结构来看,变频器可分为间接变频和直接变频两大类。间接变频将工频电流通过整流器变成直流,然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流。直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流,没有中间的直流环节。它的每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路。正反两组按一定周期相互切换,在负荷上就获得了交变输出的电压U0,U0的幅值决定于各整流装置的控制角,频率决定于两组整流装置的切换频率。目前应用较多的还是间接变频器。

间接变频有三种不同的结构形式:

(1)用可控整流器变压,用逆变器变频,调压和调频分别是在两个环节上进行,两者要在控制电路上协调配合。

(2)用不控整流器整流斩波器变压、逆变器变频,这种变频器整流环节用斩波器,用脉宽调压 

(3)用不控整流器整流,PWM逆变器同时变频,这种变频器只有采用可控关断的全控式器件(如IGBT等)输出波形才会非常逼真的正弦波。

无论是哪一种的变频器,都大量使用了晶扎管等非线性电力电子元件,不管采用哪种整流方式,变频器从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波,而是以脉动的断续方式向电网索取电流,这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上,使电压发生畸变,经傅里叶分析可知,这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。

二、谐波的危害

一般来讲,变频器对容量大的电力系统影响不是十分明显,但是对于系统容量小的系统,谐波产生的干扰就不可忽视,它对公用电网是一种污染,客观的存在对公用电网和其它系统的危害大致有:

(1)谐波使公用电网的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的使用率,大量的三次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。

(2)谐波影响各种电气元件的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪音和过电流,使电容器、电缆等设备过热,绝缘老化、寿命缩短以至损坏。

(3)谐波会引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,这就使上述的危害大大的增加,甚至引起严重事故。

(4)谐波会对临近的通讯系统产生干扰,导致通讯质量降低,甚至信息的丢失,使通讯系统无法正常工作。

三、 谐波的抑制

变频器方便、高效和巨大利益的同时,对电网注入了大量的谐波和无功功率,使电能质量不断的恶化。另一方面,随着以计算机为代表的大量敏感设备的普及应用,人们对公用电网的供电质量要求越来越高,许多国家和地区已经制定了各自的谐波标准。我国也分别于1984年就及1993年分别通过了“电力系统谐波管理规定”和“GB/T—14549—93标准,用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。

抑制谐波的方法的基本思路有三,其一是装设谐波补偿装置来补偿谐波,其二是对电力电子装置本身进行改造,使其不产生谐波,且功率因数可控制为1,其三是在市电网络中采用适当的措施来抑制谐波,具体方法有以下几种:

(1)安装适当的电抗器

变频器的输入侧功率因数取决于装置内部的AC-DC变换电路系统,


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