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浅析变频技术对电网的影响 1.引言 变频技术已广泛应用于变频空调、变频电冰箱、变频微波炉、变频 …… 器洗衣机、变频电磁炉、变频电机、伺服电机 这些都是变频技术 给大众带来的公益性，更主要的是能够实实在在给我们带来实惠。变 频技术在节能、提高产品质量、提高自动控制、增加设备使用寿命、 增加环境舒适性等方面发挥着巨大的作用。但它并非没有缺点，也产 生了一些负面作用，比如在各行业应用中会对电网产生污染或不良影 响。礼经电器 2．变频调速器产生谐波 1.1 图 变频器主电路 变频技术中最具代表性的是 变频调速装置 ，全称是交流变频调速“ ” 器，用于交流电机，在调整输出频率的同时按比例调整输出电压，从 而改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。变频调速器分为交- - - - - 交和交直 交两种形式，国产变频调速器的主电路一般为交直 交组 - - 1.1 成，本文主要讨论交直 交变频调速器，其基本结构如图 所示。 - - 交直 交变频器是先把工频交流电通过三相整流器变成直流电 （直流 环节可以是电感器或是电容器），然后再把直流电变换成频率、电压 均可调控的交流电；主电路包括整流器、直流环节、逆变器。 “ — / — ” 由于变频器采用的电路结构是整流器 电容电感器 逆变器 ， 无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性，所以它会产生高次谐 波。这种高次谐波会使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。如 果不采取有效抑制措施，它对各种电气设备，自动化装置、计算机、 计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。对于供电线路来说，由 于高次谐波的作用，恶化了电网质量指标，降低了电网的可靠性，增 加了电网损失，缩短了电气设备的寿命。 3．谐波和无功功率的产生 3 1 ． 在输入侧产生谐波机理 1.2 图 三相桥式整流回路及输入侧波形 目前，国内电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成 为最大的谐波源，其中就包括变频调速器。在变频调速器输入侧，整 1.2 B 流电路所占的比例最大，如图 中（ ）所示。目前，国内变频调 速器常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流 电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整 流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。变频调速 器直流侧采用电容滤波或电感滤波的二极管整流电路也是严重的谐 波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相 1 , 1.2 同，因而基波功率因数接近 。但其输入电流为非正弦波如图 中 A , （）所示它含有丰富的高次谐波成分，给电网造成严重污染，也使 得总的功率因数降低。 变频调速装置属于非线性装置也要消耗无功功率，如三相桥式整流 电路在调整电压时，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量 的无功功率。另外，这些装置也会产生大量的谐波电流，谐波源都是 要消耗无功功率的。二极管整流电路的基波电流相位和电网电压相位 大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。但是它也产生大量的谐波 电流，因此也消耗一定的无功功率。 3 2 ． 在输出侧产生谐波机理 1.3 图 逆变回路及输出侧波形