一、引言
隨著變頻器日益廣泛的普及和應(yīng)用，其占電網(wǎng)總負(fù)荷的比例已經(jīng)越來越大。其中大部分系額定電壓為三相380V的交直交型變頻器（本文以下簡稱變頻器）。而隨之帶來的網(wǎng)側(cè)諧波問題也越來越受到各變頻器用戶和供電部門的關(guān)注。
本文將簡單介紹變頻器網(wǎng)側(cè)諧波的產(chǎn)生機(jī)理和一些常用諧波抑制技術(shù)，然后重點(diǎn)推薦一種實(shí)用的諧波計算方法。用戶可以按照本文中推薦的方法計算使用變頻器時所產(chǎn)生的諧波電流，從而決定應(yīng)該采用哪種對策，以使整個電氣傳動系統(tǒng)符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。
二、網(wǎng)側(cè)諧波的產(chǎn)生機(jī)理
1. 諧波電流的產(chǎn)生
由于變頻器的整流部分一般為三相全波不可控整流，直流回路采用大電容作為濾波器。這樣，雖然變頻器的網(wǎng)側(cè)輸入電壓波形基本上是正弦波，但輸入電流是脈沖式的充電電流，含有豐富的諧波。其波形如圖1所示。
圖1 變頻器的輸入電壓和電流波形
變頻器網(wǎng)側(cè)電流的波形由線路總等效阻抗和主電容兩端的電壓共同決定，同時受二極管整流器本身參數(shù)的影響。另外，其電流大小和波形與直流側(cè)電壓密切相關(guān)，而直流側(cè)電壓又會隨著負(fù)載變化而波動。因此，通過解析表達(dá)式定量地計算變頻器網(wǎng)側(cè)電流比較困難，在工程上也不實(shí)用。一般分析時，可采用簡化的近似方法來計算。
2. 諧波電流與線路阻抗的關(guān)系
網(wǎng)側(cè)總線路阻抗越大，輸入電流就越平滑，諧波電流越小。因此常用直流或交流電抗器來增加線路阻抗，從而改善輸入電流波形。
在加入電抗器之后，輸入電流的尖峰變小，同時二極管的導(dǎo)通時間變長，因此可以降低變頻器的網(wǎng)側(cè)電流諧波含量。
直流電抗器和交流電抗器都可以用于抑制諧波，但兩者各有特點(diǎn)。以三菱變頻器的電抗器附件FR-BEL（直流）和FR-BAL（交流）為例來說明兩者之間的異同。其使用結(jié)果見表1。
表1 交流電抗器和直流電抗器使用效果比較
3. 網(wǎng)側(cè)電流波形與直流側(cè)電壓的關(guān)系
變頻器負(fù)載變化時，會影響直流側(cè)電壓。只有在整流電壓大于主電容兩端的電壓（Ed）時，整流器才會有輸入電流。因此，直流電壓的大小會決定二極管整流器的導(dǎo)電寬度。表2給出了變頻器輸入電流波形和直流電壓之間的關(guān)系。
表2 變頻器輸入波形和直流電壓之間的關(guān)系
表2中，波形系數(shù)和峰值系數(shù)表征輸入電流的畸變程度，變頻器的輸入功率因數(shù)被定義為總輸入功率和表觀功率之比。又由于輸入電壓和電流的基波相位基本相同，忽略三相不平衡的影響，可以得到
λL≈ILI/IL
即功率因數(shù)約等于基波電流和總電流之比。因此表2也可以反映直流側(cè)電壓和功率因數(shù)之間的關(guān)系。
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