變頻的危害對策

    變頻的危害對策

    電(dian)力(li)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)的(de)相(xiang)控(kong)整(zheng)流(liu)和(he)不(bu)可(ke)控(kong)二(er)極(ji)管(guan)整(zheng)流(liu)使(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)發(fa)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)畸(ji)變(bian)
，不(bu)但(dan)大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，還(hai)引(yin)起(qi)了(le)嚴(yan)重(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)。另(ling)外(wai)，硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)中(zhong)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)的(de)急(ji)劇(ju)變(bian)化(hua)，使(shi)得(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)承(cheng)受(shou)很(hen)大(da)的(de)電(dian)應(ying)力(li)
，並(bing)給(gei)周(zhou)圍(wei)的(de)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)及(ji)電(dian)波(bo)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)(EMl)
，而且情況日趨嚴重。許多國家都已製定了限製諧波的國家標準
，國際電氣電子工程師協會(IEEE)
、國際電工委員會(IEC)和國際大電網會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標準。我國政府也分別於1984年和1993年製定了限製諧波的有關規定。

    幹擾的對策

    1、諧波抑製為了抑製電力電子裝置產生的諧波，一種方法是進行諧波補償，即設置諧波補償裝置，使輸入電流成為正弦波。

    傳統的諧波補償裝置是采用lC調(tiao)諧(xie)濾(lv)波(bo)器(qi)
，它(ta)既(ji)可(ke)補(bu)償(chang)諧(xie)波(bo)
，又(you)可(ke)補(bu)償(chang)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)。其(qi)缺(que)點(dian)是(shi)，補(bu)償(chang)特(te)性(xing)受(shou)電(dian)網(wang)阻(zu)抗(kang)和(he)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)影(ying)響(xiang)
，易(yi)和(he)係(xi)統(tong)發(fa)生(sheng)並(bing)聯(lian)諧(xie)振(zhen)
，導(dao)致(zhi)諧(xie)波(bo)放(fang)大(da)，使(shi)LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它隻能補償固定頻率的諧波，效果也不夠理想。但這種補償裝置結構簡單，仍被廣泛應用。

    電dian力li電dian子zi器qi件jian普pu及ji應ying用yong之zhi後hou，運yun用yong有you源yuan電dian力li濾lv波bo器qi進jin行xing諧xie波bo補bu償chang成cheng為wei重zhong要yao方fang向xiang。其qi原yuan理li是shi
，從cong補bu償chang對dui象xiang中zhong檢jian測ce出chu諧xie波bo電dian流liu
，然ran後hou產chan生sheng一yi個ge與yu該gai諧xie波bo電dian流liu大da小xiao相xiang等deng極ji性xing相xiang反fan的de補bu償chang電dian流liu
，從cong而er使shi電dian網wang電dian流liu隻zhi含han有you基ji波bo分fen量liang。這zhe種zhong濾lv波bo器qi能neng對dui頻pin率lv和he幅fu值zhi都dou變bian化hua的de諧xie波bo進jin行xing跟gen蹤zong補bu償chang，且qie補bu償chang特te性xing不bu受shou電dian網wang阻zu抗kang的de影ying響xiang。它ta已yi得de到dao人ren們men的de重zhong視shi，並bing將jiang逐zhu步bu推tui廣guang應ying用yong。

    另一種方法是改革變流器的工作機理，做到既抑製諧波，又提高功率因數，這種變流器稱單位功率因數變流器。

    大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術：將多個方波疊加以消除次數較低的諧波，從而得到接近正弦的階梯波。重數越多，波形越接近正弦
，但電路結構越複雜。

    幾千瓦到幾百千瓦的高功率因數變流器主要采用PWM整流技術。它直接對整流橋上各電力電子器件進行正弦PWM控kong製zhi，使shi得de輸shu入ru電dian流liu接jie近jin正zheng弦xian波bo
，其qi相xiang位wei與yu電dian源yuan相xiang電dian壓ya相xiang位wei相xiang同tong。這zhe樣yang，輸shu入ru電dian流liu中zhong就jiu隻zhi含han與yu開kai關guan頻pin率lv有you關guan的de高gao次ci諧xie波bo，這zhe些xie諧xie波bo次ci數shu高gao，容rong易yi濾lv除chu，同tong時shi也ye使shi功gong率lv因yin數shu接jie近jin1。采用PWM整流器作為AC/DC變換的PWM逆變器
，就是所謂的雙PWM變頻器。它具有輸入電壓、電流頻率固定，波形均為正弦

，功率因數接近1
，輸出電壓、電流頻率可變
，電流波形也為正弦的特點。這種變頻器可實現四象限運行，從而達到能量的雙向傳送。

    小容量變流器為了實現低諧波和高功率因數
，一般采用二極管整流加PWM斬波，常稱之為功率因數校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型
、升降壓型等[2]。

    2
、電磁幹擾抑製解決EMI的措施是克服開關器件導通和關斷時出現過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt，比較引入注目的是零電流開關(ZCS)和零電壓開關(ZVS)電路。方法是：

    開關器件上串聯電感
，這樣可抑製開關器件導通時的di/dt
，使器件上不存在電壓、電流重疊區，減少了開關損耗；

    開關器件上並聯電容
，當器件關斷後抑製du/dt上升，器件上不存在電壓、電流重疊區，減少了開關損耗；

    器件上反並聯二極管
，在二極管導通期間，開關器件呈零電壓、零電流狀態
，此時驅動器件導通或關斷能實現ZVS、ZCS動作。

    軟開關技術

    部分諧振PWM。為wei了le使shi效xiao率lv盡jin量liang與yu硬ying開kai關guan時shi接jie近jin，必bi須xu防fang止zhi器qi件jian電dian流liu有you效xiao值zhi的de增zeng加jia。因yin此ci
，在zai一yi個ge開kai關guan周zhou期qi內nei
，僅jin在zai器qi件jian開kai通tong和he關guan斷duan時shi使shi電dian路lu諧xie振zhen，稱cheng之zhi為wei部bu分fen諧xie振zhen。

    無損耗緩衝電路。串聯電感或並聯電容上的電能釋放時不經過電阻或開關器件
，稱無損耗緩衝電路
，常不用反並聯二極管。

    在電機控製中主開關器件多采用IGBT，IGBT關斷時有尾部電流
，對關斷損耗很有影響。因此，關斷時采用零電流時間長的ZCS更合適。

    功率因數補償

    shicaiyongtongbutiaoxiangji，tashizhuanmenyonglaichanshengwugonggonglvdetongbudianji，liyongguoliciheqianlicifenbiefachubutongdaxiaoderongxinghuoganxingwugonggonglv。raner，youyutashixuanzhuandianji
，zaoshenghesunhaodoujiaoda，yunxingweihuyefuza，xiangyingsuduman，yinci，zaihenduoqingkuangxiayiwufashiyingkuaisuwugonggonglvbuchangdeyaoqiu。

    另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)飽(bao)和(he)電(dian)抗(kang)器(qi)的(de)靜(jing)止(zhi)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)。它(ta)具(ju)有(you)靜(jing)止(zhi)型(xing)和(he)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)快(kuai)的(de)優(you)點(dian)，但(dan)由(you)於(yu)其(qi)鐵(tie)心(xin)需(xu)磁(ci)化(hua)到(dao)飽(bao)和(he)狀(zhuang)態(tai)，損(sun)耗(hao)和(he)噪(zao)聲(sheng)都(dou)很(hen)大(da)，而(er)且(qie)存(cun)在(zai)非(fei)線(xian)性(xing)電(dian)路(lu)的(de)一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)問(wen)題(ti)，又(you)不(bu)能(neng)分(fen)相(xiang)調(tiao)節(jie)以(yi)補(bu)償(chang)負(fu)載(zai)的(de)不(bu)平(ping)衡(heng)，所(suo)以(yi)未(wei)能(neng)占(zhan)據(ju)靜(jing)止(zhi)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)主(zhu)流(liu)。

    隨著電力電子技術的不斷發展
，使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補償裝置得到了長足發展

，其中以靜止無功發生器最為優越。它具有調節速度快
、運行範圍寬的優點，而且在采取多重化、多電平或PWM技(ji)術(shu)等(deng)措(cuo)施(shi)後(hou)
，可(ke)大(da)大(da)減(jian)少(shao)補(bu)償(chang)電(dian)流(liu)中(zhong)諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，靜(jing)止(zhi)無(wu)功(gong)發(fa)生(sheng)器(qi)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)抗(kang)器(qi)和(he)電(dian)容(rong)元(yuan)件(jian)小(xiao)
，大(da)大(da)縮(suo)小(xiao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)體(ti)積(ji)和(he)成(cheng)本(ben)。靜(jing)止(zhi)無(wu)功(gong)發(fa)生(sheng)器(qi)代(dai)表(biao)著(zhe)動(dong)態(tai)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)[3]。