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高压大功率变频器的谐波分析

1引言

 由于大功率风机、水泵的变频调速方案可以收到显著的节能效果，具有重大的

经济效益，因此，高压大功率变频调速技术的研究已发展成为各国节能事业的主导方

向之一。电力电子变流电路仍然是变频技术的核心，由于电力电子器件都工作于开关

状态，由这些电路构成的装置已成为电力系统中的主要谐波源，变频器输出的谐波电

流会引起谐振和谐波电流放大，危害旋转电机和变压器，影响继电保护和电力测量准

确性。近年来，围绕抑制谐波电流，研究人员在电路结构和控制技术等方面提出了不

同的整流和逆变方案，形成了多样化的大功率变频技术。

 本文系统地归纳了高压大功率变频器的结构，研究了各类变频器的谐波抑制原

理，深入分析了高压大功率变频器的输入、输出谐波，并以ieee-519规定为标准，进

行了比较研究，为变频器的选择提供了参考。

 2谐波抑制标准（ieee-519）简介

 为了限制变流装置及非线性负载对电力系统的谐波干扰，世界各国及相关组织

都制定了有关标准，以保证电网的供电质量。其中最具权威性的是美国电气和电子工

程协会（ieee）制定并作为美国国家标准（ansi）的ieee-519。该标准详细分析了波形

畸变的原因及其影响；确定了判别畸变程度的参量；制定了对电力系统中波形畸变的

限制；介绍了波形畸变的分析方法和控制措施等，对从事大功率变频调速系统开发和

应用的工程技术人员具有指导性的作用。

 ieee-519中的限制均是针对系统稳态运行时提出的最差条件，暂态过程中允许出

现超过此标准的情况。表1列出了ieee-519对电压谐波的限制标准。

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 表2列出了低于6.9kv的供电系统中，在不同的短路比（短路比scr定义为最大

短路电流is与平均设定最大负载电流il之比）条件下，其谐波电流值和总谐波畸变系

数（thd）值的限制，而偶次谐波限制在奇次谐波的25%以下。因此，按照电力电子装

置容量与电力系统短路容量之比，正确选择主电路联结形式（等效相数、脉波数）和

控制方式，就十分重要。

 3高压变频器输入谐波分析

 3.1多脉动整流抑制输入谐波的基本原理

 多重移相叠加技术是a.kernick等人早在1962年提出的。该技术采用脉动宽度

为60deg;的6脉动三相全波整流（或等效三相全波整流）作为基本单元，使m组整

流电路的交流侧电压依次移相alpha;＝60deg;/m，则可组成脉动数为p=6m的多脉动

整流。其脉动数p、组数m、移相角alpha;及对应的谐波次数h之间的关系如表3所

示。

 对于12脉动整流，整流变压器为常规接法的y/y-12（或delta;/delta;-12）和

y/delta;-11或（delta;/y-1），二者交流侧副方电压互相移相30deg;，直流侧并联

（或串联）后组成12脉动整流。

 对于18脉动及以上的整流，整流变压器绕组采用曲折接线（z接线）实现，各

整流单元并联（或串联），共同向负载供电。只要满足m组6脉动整流交流侧的电压u

（n）（n=1，2，，m）依次移相alpha;=60deg;/m，即可得到p=6m脉动的多相整流。

具体变压器组别选择情况如表4。

 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！

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