【推荐下载】变频器谐波干扰及抑制.pdf

张小只智能机械工业网

变频器谐波干扰及抑制

0引言

 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传

动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革

命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋

势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、

推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高

功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前

途的调速方式。但是由于变频器中普遍有晶闸管、整流二极管及大功率IGBT开关等

非线性元器件，在使用中会产生大量谐波，从而干扰周围电器正常运行。如果变频器

的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常

工作，因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨。

 1变频调速系统谐波的产生

 变频器的主电路一般由交-直-交组成，外部输入的380V/50Hz的工频电源经三

相桥路晶闸管整流成直流电压信号后，经滤波电容滤波及大功率晶体管开关器件逆变

为频率可变的交流信号。在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，波形按

傅里叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输

出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变

器件，其PWM的载波频率为2耀3kHz，而IGBT大功率逆变器件的PWM最高载频

可达15kHz。同样，输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐

波，而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，干

张小只机械知识库

张小只智能机械工业网

扰邻近电气设备。

 用于电机调速的交-直-交型通用变频器一般是6脉动装置，其谐波电流含有率如

表1所列。此外，交-交型变频器通过一套可关断晶闸管和斩波技术，不经过整流这个

环节，把电网工频直接变成交流调速电机所需要的交流频率。交-交型变频器除了向电

网系统注入高次谐波外，还注入谐间波（即频率不是工频倍数）电流。谐波电流的频

率和含量随电机的工况变化而变化。

 2谐波的传播途径

 变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一

般电磁干扰途径是一致的，主要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。具体

为：首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射，这是频率很高的谐波分量的主要传

播方式；其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加；并传导

干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备，这是变频器输入电流干扰信号的主

要传播方式；最后变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流

感应的方式又有两种：即电磁感应方式，这是电流干扰信号的主要方式；静电感应方

式，这是电压干扰信号的主要方式。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变

频器的正常工作。

 3谐波的危害

 1）谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备

的效率。

 2）谐波可以通过电网传导到其他的电器，影响了许多电气设备的正常运行，比

如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热，绝缘老化，寿命缩短，以至于损

坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

张小只机械知识库

张小只智能机械工业网

 3）谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。

 4）谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作，使电气仪表计量不准

确，甚至无法正常工作。

 5）电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号

受到干扰，严重时使系统无法得到正确的检测信号，或使控制系统紊乱。

 tips:感谢大家的阅读，本文由我司