变频器对电网的污染及应对

1、变频器对电网的污染及应对 变频器对电网的污染及应对 摘要：随着我国经济的开展以及科学技术的进步，我们国家已经步入了信息化的时代，对电力需求越来越高。传统的电力系统已无法满足当前信息化技术开展的需求，因此，电网智能化成为今后电力系统开展的方向。变频器在电网系统运行中发挥着重要作用，具有高速范围广、精确度高等明显优势，极大的推动了智能电网的开展，也成为智能电网运行中的关键技术。 关键词：变频器；电网；污染；影响 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 变频器的应用可以有效的起到系统节能环保的作用，实现电网运行的自动化控制，延长电力设备的使用寿命，同时还起到了提高电网运行效率的作用，

2、有效的降低故障率，在当前电网系统中得到了广泛的应用。随着电了技术、计算机技术的开展，变频器的控制方式越来越精细。但是，我们在应用变频器的同时也要考虑到其对电网产生的不良影响，采取相应的措施予以改良，到达持续开展之目的。 1 对电网产生污染或不良影响 1.1 变频器谐波的产生原理 谐波作为一个关键性的概念，主要是根据傅里叶的的理论，以基波频率的整数倍作为计算方法，对周期性非正弦交流量进行级数分解，如果各次分量都比基波频率大，即将这种交流量称为谐波或者高次谐波。电力系统中主要的变频器有两种，即间接和直接变频。间接变频器的工作原理是：将工频交流通过变频器变成直流电流，然后再经过逆变器将直流变换成可控

3、频率的交流。直接变频器的原理那么是：将工频交流变换成可控频率的交流，不需要像间接变频那样，中间减少了转变直流的环节。 1.2 变频器谐波污染 公用电网的主要任务是为社会提供稳定的电力，并且以固定频率的电压传输给应用部门。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，对其它控制系统的控制也可以造成严重影响和不良后果。一般情况下，谐波对容量相对较大的电力系统所产生的影响较小，我们主要探讨的是对容量小的电力系统的影响。以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一，其对电力系统中电能质量有着重要的影响。变频器运行时，由于种种原因会产生谐波，此谐波反响到电网时，会对电网产生污染，影响附近

4、电器的正常运行。目前，国内电力电子装置应用日益广泛，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。由于变频调速技术的不断扩大，谐波污染电力系统及四周设备的影响就日益严重，甚至造成其它电子设备不能正常工作，会危及电网平安经济运行，并影响电气设备的正常使用。 高次谐波：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进电源的电压波形和电流波形发生畸变。假设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、计量仪器以及通讯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

5、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。 也有一种说法认为变频器的高频输出电流，会使变频器的输出电流整体上有所增加，美国杂志上也曾有文阐述此事，特别是功率20hp 以下电机和长支线电缆时，但国内运行实践未见有此报导，iec的各种标准对此也未提及。其他方面的不良影响也随着对变频器的深入研究开始逐渐凸现，如变频器的电磁兼容问题。 1.3 电网运行质量与变频器相辅相成：不合格电能对变频器本身的影响电压偏移、闪变、畸变、电压的不平衡或者缺相、频率偏移等现象引起的电网波动对变频器运行造成的影响，产生的谐波对于电网质量有很严重的污染，变频器输出功率缺乏或者无法开机，对设备本身也有

6、相当的破坏作用，电磁辐射干扰互相影响，轻那么不能够连续正常运行，重那么造成设备输入回路的损坏。 2 目前国内谐波已经解决的较好 2.1 适用的谐波标准因类、因时制宜 目前，变频器有各种保护功能，不管缺相，欠压，过流都能保护，其种类繁多，因类、因时适用标准。既能使用变频器，又能对配电电网实行无功补偿。我国由技术监督局于 1993 年发布了国家标准?电能质量公用电网谐波?，并从 1994 年 3 月1 日起开始实施，内容包括如抗干扰标准辐射标准 IECl 等其他标准。 2.2 适宜的调控策略 采用更适宜的控制策略来优化或改良，可以更大限度地减少谐波的产生；单一的控制方式有着各自的缺点，如在实际应用

7、中常用的正弦脉冲宽调制法和特定消谐法，电网扩容与技术改造、电网滤波、采用有载调压变压器和不间断电源、修改变频器参数设置，变频器输进侧加装有源 PFC 装置，效果最好，但本钱较高。多种控制方式相结合，因时因地制宜取长补短，从而到达降低谐波提高效率的成效。 2.2.1 数字化控制变频器，如采用单片机 MCS51 或 80C196MC等，辅助以 SLE4520 或 EPLD 液晶显示器等来实现更加完善的控制性能。 2.2.2 为了减小高次谐波产生的干扰，原那么上应该对发生源进行抑制。对小容量的变频调速器，高次谐波很少，当使用大容量时：装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；对电力电子装

8、置本身进行改造，使其不产生谐波。 2.2.3 适用的电抗器与直流电抗器或者适度增加电抗器：如配电变压器输出电压三相不平衡，且不平衡率大于 3%时，变频器输入电流峰值很大，会造成导线过热等，那么此时需加装交流电抗器，严重时那么需加装直流电抗器。 2.2.4 改善变频器结构使用理想化的无谐波污染的绿色变频器，绿色变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波，输入功率因数可控，带任何负载使都能使功率因数为 1，可获得工频上下任意可控的输出功率。改善变频器结构，减少变频系统注进电网的谐波、无功等污染。可从自身硬件结构或整个系统构建方式以及设备选择等方面考虑，从根本上减少变频系统注入电网的谐波、无功等污

9、染。 2.2.5 滤波器：如正弦波滤波器，加装 EMI 滤波器 dv/dt，还可以减少电磁噪声和损耗。主要用在电机绝缘水平相比照拟弱的场合，其特性不受系统的影响，无谐波放大的危险，因而获得了广泛的应用。 2.2.6 进步变频器载波频率，可以有效抑制低次谐波。PWM 输出的载波频率对电机的噪声有很大的影响，对变频器的干扰也有影响。所以只要载波频率足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制。 2.2.7 加装无功功率静止型无功补偿装置：对于大型冲击性负荷，可装设无功功率的静止型无功补偿装置，以获得补偿负荷快速变动的无功需求，改善功率因数，滤除系统谐波，减少向系统注入谐波电流，稳定母线电压，降低三相电压不

10、平衡度，提高供电系统承受谐波能力。而其中以自饱和电抗型的效果最好，其电子元件少，可靠性高，反响速度快，维护方便经济，且我国一般变压器厂均能制造。 2.2.8 线路调控：电路的多重化、多元化，抵消谐波分量，降低谐波成分。其他在电源隔离、辐射干扰等领域也在逐步改良。 3 结语 供电系统在保证电力可靠供给，效劳经济社会开展的同时，也肩负着保人身、电网、设备平安的重任，随着中国经济的整体快速开展，要求逐步提高，变频技术性能的完善、长期可靠性以及减少对电网产生的污染等还有很长的路要走，我们在智能电网高效运行的推进中，还要进一步优化核心变频技术的控制方式、完善结构设计、降低谐波污染等。将变频器产生的谐波控制在最小范围之内以到达抑制电网污染，提高电能质量。 参考文献： 【1】 唐利.变频调速