[摘要] 變頻器是工業(yè)調速傳動(dòng)領(lǐng)域中應用較為廣泛的設備， 由于變頻器逆變電路的開(kāi)關(guān)特性，對其供電電源形成了一個(gè)典型的非線(xiàn)性負載。變頻器在現場(chǎng)通常與其它設備同時(shí)運行，例如計算機和傳感器，這些設備常常安裝得很近。

變頻器是工業(yè)調速傳動(dòng)領(lǐng)域中應用較為廣泛的設備， 由于變頻器逆變電路的開(kāi)關(guān)特性，對其供電電源形成了一個(gè)典型的非線(xiàn)性負載。變頻器在現場(chǎng)通常與其它設備同時(shí)運行，例如計算機和傳感器，這些設備常常安裝得很近，這樣可能會(huì )造成相互影響。因此，以變頻器為代表的電力電子裝置是公用電網(wǎng)中最主要的諧波源之一，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)自身發(fā)展的重大障礙。

1 相關(guān)的定義

1.1 什么是諧波

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線(xiàn)性負載所致。當電流流經(jīng)負載時(shí)，與所加的電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數，根據法國數學(xué)家傅立葉(M.Fourier)分析原理證明，任何重復的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數的諧波的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。諧波可以區分為偶次與奇次，第3、5、7次編號的為奇次諧波，而2、4，6、8等為偶次諧波，如基波為50Hz時(shí)，2次諧波為l00Hz，3次諧波則是150Hz。一般地講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多更大。在平衡的三相系統中， 由于對稱(chēng)關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負載，出現的諧波電流是6n±1次諧波，例如5、7，11、13、17、19等，變頻器主要產(chǎn)生5、7次諧波。諧波定義示意圖如圖1所示。

1.2 諧波治理的有關(guān)標準

變頻器諧波治理應注意下面幾個(gè)標準:

? 抗干擾標準：EN50082-1、-2，EN61800-3;

? 輻射標準：EN5008l-1、-2，EN61800-3。

特別是IECl0003、IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。普通的抗干擾標準EN50081和EN50082以及針對變頻器的標準EN61800(1ECl800-3)定義了設備在不同的環(huán)境中運行時(shí)的輻射及抗干擾的水平。上述標準定義了在不同環(huán)境條件下的可接受輻射等級：L級，無(wú)輻射限制。適用于在不受干擾的環(huán)境下使用變頻器的用戶(hù)和自己處理輻射限制的用戶(hù)。 H級，根據EN61800-3確定的限制，第一環(huán)境：有限制分布，和第二環(huán)境。作為選件RFI濾波器，配置RFI濾波器可以使變頻器達到商業(yè)級，通常用于非工業(yè)的環(huán)境。

2 諧波的治理措施

治理諧波問(wèn)題，抑制輻射干擾和供電系統干擾，可采取屏蔽，隔離，接地及濾波等技術(shù)手段

①使用無(wú)源濾波器或有源濾波器;

②增加變壓器的容量，減少回路的阻抗及切斷 傳輸線(xiàn)路法;

③使用無(wú)諧波污染的綠色變頻器。

2.1 使用無(wú)源濾波器或有源濾波器

使用無(wú)源濾波器其主要是改變在特殊頻率下電源的阻抗，適用于穩定、不改變的系統。而使用有源濾波器主要是用于補償非線(xiàn)性負載。

傳統的方式多選用無(wú)源濾波器，無(wú)源濾波器出現最早，因其結構簡(jiǎn)單、投資少、運行可靠性較高以及運行費用較低，至今仍是諧波抑制的主要手段。LC濾波器是傳統的無(wú)源諧波抑制裝置，它由濾波電容器、電抗器和電阻器適當組合而成，與諧波源并聯(lián)，除具有濾波作用外，還有無(wú)功補償的作用。這種裝置存在一些較難克服的缺點(diǎn)，主要是容易過(guò)載，在過(guò)載時(shí)會(huì )被燒損，可能造成功率因數過(guò)引、償而被罰款;另外，無(wú)源濾波器不能受控，因此隨著(zhù)時(shí)間的推移，配件老化或電網(wǎng)負載的變動(dòng)，會(huì )使諧振頻率發(fā)生改變，濾波效果下降。更重要的是無(wú)源濾波器只能過(guò)濾一種諧波成份(如有的濾波器只能濾除三次諧波)，如果過(guò)濾不同的諧波頻率，則要分別用不同的濾波器，增加設備投資。

國內外有多種有源濾波器，這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。有源電力濾波器(APF)理論在20世紀60年代形成，后來(lái)雖著(zhù)大中功率全控型半導體器件的成熟，脈沖寬度調制(PWM)控制技術(shù)的進(jìn)步以及基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測方法的提出，有源電力濾波器得以迅速發(fā)展。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流頻譜， 以抵消原線(xiàn)路諧波源所產(chǎn)生的諧波，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。其中核心部分是諧波電流發(fā)生器與控制系統，即其工作靠數字信號處理(DSP)技術(shù)控制快速絕緣雙極晶體管(1GBT)來(lái)完成。