低谐波变频器谐波危害

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器已经广泛应用在各种工业和民用场合，如钢铁、起重、食品饮料、楼宇等。随着功率越来越大的变频器大量使用，变频器产生的谐波电流，也不断地干扰着其他设备的正常运转，威胁到生产安全。低谐波变频器拥有卓越的谐波特性，电流谐波可以控制在5%以下，适合各种谐波严苛的应用场。

通常来讲，变频器谐波对容量相对较大的系统影响不很明显；而对容量小的系统，变频器谐波产生的干扰就不可忽视。

变频器谐波污染对电力系统的危害是严重的，主要表现在以下几个方面：

变频器电流谐波将会使变压器的铜损增加。变频器电压谐波将增加铁损，使其温度上升，影响绝缘能力，并造成容量裕度减小。同时变频器谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振。

变频器输出谐波对电动机的影响有：电机附加发热使电机额外升温；产生机械震动、噪音及过电流。变频器谐波会使电力电容发生过载、过热甚至损坏电容器。当电容器与线路阻抗达到共振时会发生振动、短路、过电流及产生噪声。变频器谐波电流会使开关设备在启动瞬间产生很高的电流变化率，破坏绝缘。

变频器谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，使仪器仪表出现误差。

随着变频器应用越来越多，大家对变频器引起谐波问题越来越重视，低谐波变频器在很多应用场合崭露头角，为设备提供精确控制和节约能源的同时，也提供一个良好干净的用电环境。

低谐波变频器船舶

大型船舶上安装较大功率的变频器，而且由于供电容量限制，谐波对系统危害严重。低谐波变频器能够适用这种应用场合的要求，特别是有些产品，如丹佛斯公司的低谐波变频器LHD拥有各类船级认证，适用於此类场合。

低谐波变频器医院

总所周知，医院里安装了各种重要的敏感设备，任何少量的扰动将给病人带来不可预期的危险。在此环境下，对变频器的谐波要求极为严苛，低谐波变频器满足该场合的应用要求。

低谐波变频器污水处理

大型污水处理厂配置大量的大功率变频器，有时谐波会对设备造成重大影响。

低谐波变频器半导体工业

半导体工业对电力系统的谐波要求极为严苛，对大功率变频器要求谐波很低，低谐波变频器尤其适用于此场合。

低谐波变频器机场

机场拥有各种敏感控制设备，对谐波要求很高。很多机场配置低谐波变频器。

有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

低谐波变频器，是有源滤波器与标准变频器合二为一，其基本原理如下图所示：

前端有一个LCL滤波器，用于消除较高次的谐波，即25-50倍基波的高次谐波；而25倍以下的中低次谐波由有源滤波器治理。

有源滤波器与变频器并联，这种结构下，兼顾了变频器运行和谐波治理的目的，如果有源滤波器发生故障也不会影响变频器的正常工作，只是谐波治理能力下降，系统具有很高的鲁棒性。

按控制模式分，有源滤波器的分为电压控制式和直接控制式。

低谐波变频器电压控制式

电压控制式，即PWM控制式，基本原理如下图2所示：

电流控制器通过对比计算电流，通过输出补偿电压，经过PWM调制，控制IGBT输出谐波补偿电流。绝大多数厂家采用这种控制模式。

低谐波变频器直接控制式

直接控制式的低谐波变频器LHD，即VLTÒ HVAC Drive FC-102、VLTÒ AQUA Drive FC-202、VLTÒ Automation Drive FC-302，基本原理如下图3所示：

电流控制器通过对比计算电流，直接控制IGBT输出谐波补偿电流，响应时间甚至在30微秒以下。

两者特点比较：

由此可见，直接控制有显著的优点，但对算法要求更高。

低谐波变频器拥有卓越的谐波特性，电流谐波可以控制在5%以下。而且，低谐波变频器还可以进行功率因素补偿，以提高驱动系统的功率因素。

现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。国际变频器巨头丹佛斯公司最先推出直接控制式的低谐波变频器。