变频空调电流谐波抑制方案

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1、变频空调电流谐波抑制方案谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不成线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。例如：在只含线性元件电阻、电感及电容的简单电路里，流过的电流与施加电压成正比。所以如果所加电源电压是正弦的话，流过的电流就是正弦的。应当指出：在有电感、电容等无功元件的场合，在电压与电流波形间有一相位移，功率因数低了，但线路仍然是线性的，只有在电流电压超过存储电容器上存在的电压，亦即接近正弦波电压峰值附近时电流才流通。在空调变频控制系统中，220VAC的交流电源

2、经过整流桥整流、大功率晶体管逆变，结果是在输入输出回路产生电流高次谐波。电流谐波可造成电网电压的严重畸变；电缆电线过热，绝缘老化加速，损坏并导致线间短路和接地故障并引起电器火灾和人身电击事故；补偿功率因数的电容器过热，易损坏，寿命短；系统的功率因数降低等危害。1  解决方案根据我国CCC认证的要求，空调器需通过CCC认证。对变频空调器而言，EMC中的连续干扰电压、断续干扰电压、干扰功率、谐波四项试验被认定为家用空调器必须通过的项目。对连续干扰电压、断续干扰电压、干扰功率（依据标准GB4343-199

3、5）这三项试验，在电源端加相应的电源滤波器和信号线等地方加相应的磁环等措施即可通过，而要通过电流谐波（依据标准GB17625、1-1998）就不那么容易，需加功率因素校正电路（即PFC电路），经过与空调的匹配及试验。采用功率因素的校正技术，可将较低的功率因素（0.85-0.90）提高到较高的功率因素（0.95-0.99）。为了解决电流谐波问题，本文将针对变频空调器如何通过电流谐波指标进行一些介绍，可采用以下介绍的3种方案：1.1  无源滤波方案：此方案通过在原有电路上增加LC电路（见图1），利用电感

4、的蓄流以及二极管的单向导通特性使电流提前导通来抑制电流谐波的产生。1.1.1 工作原理简介由图1、图2（a）/(b)可知，当220VAC电源经过全波整流后，脉动直流电在0-π/2区间内给电容C1充电，同时当电压值u0小于u2（u2为电解电容C2处电压）时，由于二极管D1的单向导通性，回路D1-L2-C2并没有电流流过，当u0逐渐升至u2时，D1开始导通，电解电容C2开始充电，在 -π区间内，由于电源电压开始下降，交流电容C1开始放电，同时电解电容C2也开始放电，C1原“正极”电压下降，“负极”电压上

5、升，最终“正负极”交换，需要注意的是C1放电结束后，靠近L1处的电压依然比较高，而且因为二极管D1的存在，保证了C1右边相对于左边有一个正向电压。在π-3π/2区间内，随着电源电压的增大，因为C1左边电压较低，因此电源电压升到C1左边电压时，将有电流产生，这样电流比原来方案将提前产生，减小了电流和电压的不同步性，从而降低了部分高次谐波含量。   1.1.2 应用前景无源滤波方式结构简单、运行可靠、维护方便，然而，无源滤波方式的缺陷 却也是其本身无法弥补的。这些缺陷包括：无源滤波装置有效材料消耗多、体

6、积大；只能做成对某几次谐波有滤波效果，且滤波效果易受元件或系统参数、以及电网频率等变化的影响；在某些条件下可能和系统发生谐振，引发事故；当谐波源增大时，滤波器负担随之加重，以致可能因谐波过载不能运行等。高次谐波也和基波一样，总是选择低阻抗路径通过，但与基波不同的是，高次谐波优先选择容性电路。因为电容具有通高频阻低频的特性。可用数学表达式XC=1/2fC来分析，谐波电路中容抗XC的大小与谐波频率f、电容容量C的乘积成反比，因此谐波频率越高，容抗XC越小，谐波电流就越大，因此要注意分析和测量谐波的含量，

7、而一味地依靠无功补偿来提高功率因数，否则高次谐波电流就会烧坏交流电容C1。此外由于使用了25mH的电感，因此虽然功率因素能够提高到0.97左右，但是随着电感L2的增大电感L2会消耗掉很大一部分能量，这将使得空调系统的能效比大幅降低。故在实际应用中，无源滤波方式只能在电功率为1500W以下的机型，只有这样才能够在经济性与实用性上满足要求。1.2 模块校正方案  此方案是在空调变频器的电源前级加入PFC功率因素较正模块，通过比较输入电流波形和电压波形及输出电压来确定开关电路的导通时间，改变输入电流波形，

8、使电路实时呈现纯阻性状态，从而消除整流电路、逆变电路非阻性负载等引起的电流电压谐波（见图3）。通过与无源滤波器的结合，即可消除空调器起停或运行时沿电线对外造成的电磁干扰和谐波干扰。其抑制谐波电流和校正功率因素方面有非常好的效果，谐波电流可通过国家标准，功率因素可校正到0.99。 1.2.1 工作原理简介220VAC的交流电经过无源滤波器滤波后，经整流桥整流后成为脉动直流电源，见图4(a)/(b)。开关管在专用芯片的控制下通过比较输入电流波形和电压波形及输出电压来确定开