刍议高压变频器的电磁兼容分析

《刍议高压变频器的电磁兼容分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、当议高压变频器的电磁兼容分析（中信重工机械股份有限公司河南洛阳471000）摘要：高压变频器作为一种大功率电力电子设备，其输入侧是一个非线性的整流电路，在运行时会在交流测产生电流、电压谐波，造成电网的谐波污染；注入电网的谐波会通过导纳和辐射的形式影响临近的弱电系统和链接与同一电网耦接点的电气设备，严重时会使这些设备不能正常运行。同时它作为一种数字化设备，其控制电路中的计算机芯片、集成电路等也较容易受外界的电磁干扰，这些干扰主要来自于电网和变频器木身。基于此，木文针对高压变频器的电磁兼容问题进行了探究。关键词：高压；变频器；电磁兼容1高压变频器输入侧的谐波问题高压变

2、频器等非线性电力电子设备接在电网中使用时，他们从电网吸收有功电流和无功电流的同时，也向电网注入谐波电流，产生的谐波压降造成谐波效应。主要包括：①谐波电流在电网中的流动会在线路上产生有功功率损耗，虽然谐波电流与基波电流相比所占比例不是很大，但谐波频率高，在导线中的集肤效应会使得谐波电阻比基波电阻大，因此谐波引起的附加线损也增大。②谐波会使临近的无线电设备或通信系统受影响，特别是在有多个中性点接地的电网中，如果有较大的零序分量谐波电流通过中性点注入大地，就会严重干扰附近的通信系统。使受馈的交流电动机等负载产生附加发热，噪声或换向恶化。③使改善功率因数的并联电容器发生过

3、载和谐振，导致电容器的过热和击穿。④当交流测出现直流分量时，会使变频器中的隔离变压器出现直流磁化分量和中线过载。⑤当出现“次谐波”电流时，其输出电压将发生波动，致使其他设备参数发生波动。高压变频器主要有电流源型和电压源型。通常电压源型变频器都采用由二极管或晶闸管构成的整流电路，这类整流电路的输入电流中含奋较大的输入谐波和无功分量。对于采用晶闸管逆变器的电压源型变频器，K•整流电路通常为晶闸管相控整流器。和电流源型一样，电压源型逆变器也可以采用可控开关器件构成PWM可控整流地电路来实现降低输入谐波的H的。2高压变频器输出侧的谐波问题2.1输出谐波对电动机的影响交-直

4、-交变频器输出电压和电流均含奋谐波分量，输出谐波分量的大小取决于逆变电路的结构与特性。输出谐波对电动机的影响主要会引起电动机的附加发热、噪声增加。由于输出波形失真，增加了电动机的重复峰值电压，影响电动机绝缘，因此在采用变频器对电动机供电时，如不采取相成措施，电动机往往要降额使用。采用晶闸管作为逆变电路开关器件的电压源型变频器输出电压为120度方波，电流源型变频器输出电流为120度方波，使电动机电流含奋大量的谐波分量,总谐波电流畸变率可达30%左右，苏中主要是5次、7次谐波。这两种频率的谐波将产生6倍频的转矩脉冲，使电动机产生震动和噪声。为了降低输出谐波可以采用12

5、脉波方案或设置输出滤波器，这样输出波形会奋较大改善。采用PWM控制的交-直-交电压源型、电流源型变频器，输出电压（电流）中的低次谐波大大降低，主要的谐波集中于PWM控制的载波频率附近，电动机不会出现低频的转矩脉动。由于电动机自身漏感对高次谐波的滤波作用，使电动机的电流畸变率人人降低，但仍在10%左右。因此在许多场合仍需要设置输出滤波器，或采用专用电机。2.2输出du/dt对电动机的影响由于PWM控制方式和高速电力电子器件在交-直-交变频器中的广泛应用，变频器输出电压变化率du/dt对电动机绝缘产生的影响问题也越来越严重。du/dt取决于两方面：一是电压跃变台阶的幅

6、值，它与变频器的电压等级和主电路结构有关；二是逆变器电力电子器件的开关速度，开关速度越高，du/dt越大。普通的两电平和三电平PWM电压源型变频器在每次开通或关断过程中引起的输出电压跃变，分别为直流母线电压和一半直流母线电压，冋吋由于逆变器电力电子器件开关速度较高，会产生较大的du/dt，因而在这种情况下，需要采用输出滤波器，或使用专用电机。功率单元串联式多电平变频器开关器件每次通断所引起的电压跃变，仅为一个功率单元的直流母线电压，所以这类变频器输出的du/dt很低，不影响电动机的绝缘，可以使用普通异步电动机，且对输出电缆没有特殊限制。2.3共模电压和轴电流对电动

7、机的影响共模电压，又称零序电压，是指电动机定子绕组的中心点和地之间的电压。对于采用晶闸管的电压源型、电流源型变频器输出的共模电压随整流器触发延迟角的变化而变化，最大值约为电源相电压的幅值。PWM电压源型变频器输出的共模电压最大值约为电源相电压幅值的1/2左右。当没有输入变压器时，如果电源中性点及电机机壳均接地，这样共模电压就施加到电动机定子绕组的中性点和机壳间，使电动机绕组承受电网直接运行情况时的两倍的电压，严重影响电动机的绝缘。如果设置输入变压器（变压器二次侧中性点不接地），则共模电压由输入变压器和电动机共同来承担，按照输入变压器一次、二次绕组间的分布电容和电动

8、机绕组对机