s120伺服手册sinamics谐波分析.pdfVIP

电网上所带的装置如发电 压器、补偿装置、变频器以及电机等，对于电网来说都有 不同程度的影响或干扰，因此必须对装置谐波指数进行限制，目前国际上有很多针对电网谐波的 标准，如欧标: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4；美标：IEEE 519 等。而国内也在对此逐步建立约 束机制。因此 有必要对 SINAMICS 产品的谐波特性进行掌握和了解。 谐波，整流模块 Harmonic, infeed, sinamics 电网上所带的装置如发电 压器、补偿装置、变频器以及电机等，对于电网 来说都有不同程度的影响或干扰，因此必须对装置谐波指数进行限制，目前国际 上有很多针对电网谐波的标准，如欧标: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4 ；美标： IEEE 519 等。而国内也在对此逐步建立约束机制。因此 有必要对产品的谐 波特性进行掌握和了解。 谐波标准不但提出了各次谐波含量的要求，同时也提出总的谐波含量 THD 的规 定，其中包括 THD(I)与 THD(V) 。影响谐波含量的因素通常有以下几种： 1. 电网上装置的容量与数目 2. 装置在运行状态的功率输出 3. 整流装置的类型（如6 脉动整流，带滤波器的 6 脉动整流，12 脉动整流 等） 4. 进线电抗的数据 5. 变压器数据(如功率，以及相对的短路电压 Uk 等) 6. 供电系统的数据(如短路容量等) SINAMICS S120 有三种整流单元，即 BLM （基本型电源模块）; SLM （智能型 电源模块）; ALM （主动型电源模块）。由于硬件组成结构与工作方式不同，三 种整流模块对电网谐波影响也不相同。 ➢ BLM （G130, G150,S120） 硬件属性：整流单元由 硅或二极管组成，因此只能工作在第一、二象限， 不能实现能量向电网回馈，直流电容上多余能量仅能靠制动单元与制动电阻消耗 掉。为了抑制电网谐波，BLM 前面必须安装相对短路电压为 2%的输入电抗器。 图1 BLM 进线回路 直流电压： BLM产生的直流母线电压波动大，同时受负载的影响比较大，通常全负载情况 下，直流母线电压为三相输入电压的1.35倍。（VDCLink ≈ 1.35 • VLine ） 功率范围： 目前功率范围从200KW 至1500KW, 电压分为380-480V 以及660-690V 两个等 级。 表 1 200-250 KW BLM 整流模块数据 书本型 BLM 功率范围，如下表所示： 表2 书本型 BLM 整流模块订货号 谐波特性： 由于是6脉动的三相整流桥，BLM对电网有很高的谐波噪声，线电流中含次数 为h = n * 6 ± 1，其中n为1，2 ，3等整数。总谐波电流畸变率THD(I)大约为30%- 45%，可以通过安装滤波器LHF或12脉动的方式来减少谐波含量，最小谐波电流 含量可以达到10%。下面展开详细论述： 根据短路容量的大小可以将供电系统分为强、中、弱供电系统。如下图所示： 其中 RCS =PCC分界处短路容量/变频器容量。 图2 供电系统回路 从下表可以看出，对于不同的RCS, 得到供电系统的谐波含量不同。可以看出 对于弱电网来说，其总谐波含量最小。 图3 三种 RCS 进线电流波形 图4 BLM 谐波含量数据 在安装了LHF ，总的谐波电流畸变率大大减小，对于强、中、弱电网的总谐 波含量如下表所示： 图5 带有进线滤波器 BLM 电源回路 图6 带有网侧谐波滤波器 BLM 谐波数据 可以看出，增加了网侧谐波滤波器后，电网谐波含量大大减