交直交电力电子变频器谐波分析

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1、关于交直交电力电子变频器谐波分析综述、八,.1-刖g国际上公认的谐波含义为：“谐波(harmonics)是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为裉波频率的整数倍”。由于谐波频率是ffi波频率的整数倍数，我们也常称它为高次谐波，谐波次数川h表示。变频器分为交-交和交-直-交两种方式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，乂称且接式变频器。而交-且-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然盾再把直流电转换成频率、电压均可控制的交流电，它乂称为间接式变频器。谐波研究的秉要意

2、义:非线性负载产生的谐波会对电力系统会造成大的危害：谐波使电能的生产、传输和利川的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，丼使绝緣老化，使用痔命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部弁联或$联谐振，使谐波含呆放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和向动裝置误动作，使电能计S出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波研究现状:现代电力系统中，各种非线性、冲击性、波动性负载大量增加，这些负载带来的谐波畸变是影响电能质量的一个重耍因素。1945年J.C

3、.Read发表的有失变流器谐波的论文是甲•期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代，由于直流输电技术的发展，相关学者发表了有关变流器引起电力系统谐波的人量论文。70年代以來，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭屮的应用曰益广泛，谐波所造成的危害也U益严重，世界各国都对谐波闷题予以充分的关注。国际上召开多次奋关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术飢织都制定了限制电力系统谐波和川电设备谐波的相关称准和规定。我国对谐波问题的研究起步较晚，同国外先进技术水平相

4、比较仍存在较大差距。谐波污染对电力系统的危害严重性主耍表现在：(1)谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。巾于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提商，造成电能的浪费；由于屮性线正常吋流过电流很小，故其导线较细，当人量的3次谐波电流流过中性线吋，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短、损坏甚至发生火灾。(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。对发电机的影响除产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声和过电压；对断路器，当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt,这将使开断W难，并JJ.延长故障

5、电流的切除吋间。(3)谐波使电网中的电容器产生谐振。丄频下，系统装设的各种用途的电容器其电路比系统屮的感抗要人得多，不会产生谐振,但谐波频率时，感抗位成倍增加而界抗位成倍减少，这就侖可能出现谐振，谐振将放人谐波电流，导致电界器等设备被烧毁。(4)谐波引起公用电网局部的并联谐振和屯联谐振，从而使谐波放大，这就使上述危害大大增加，甚至引起严重事故。⑸谐波将使继电保护和自动装置ili现误动作，并使仪表和电能计量岀现较大误差；谐波对其他系统及电力用户危害也很人，如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降

6、低通信质景，重者Z•失信息，使通信系统无法正常工作；影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低;设备寿命缩短，家用屯器工况变坏等。要研究内容:文献［1］根裾变频器的某木原理，利用电力系统暂态软件PSCAD搭建起十二脉冲变频器的仿真模型，对变频器模型的的各个结构和变频器产生的谐波含景进行了理论分析和研究；利用电能质量测试仪3196实地测量天津菜钢铁企、Ik中频炉变频器网侧整流部分的谐波含量，得到实测数据并与所建仿真模型相应处谐波数据进行比较，验证仿真模型的有效性。文献［2］文屮理论分析了变频

7、装置屮变频器将产生6k±1次特征谐波，此谐波使电M屮电流严重畸变，并通过某单位变频给水泵实例证实此理论分析的正确性。对此提出了奋效的谐波抑制方法，给iHY单调谐滤波器的详细设计过程。应用PSCAD/EMTDC软件对某单位变频给水泵实例进行仿真分析。文献［3］本文从谐波的概念入手，分析变频器谐波产卞的原因及其危害，在此基础上提出了抑制谐波的常用方法，将变频器产生的谐波控制在最小范闹内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电源质最。文献［4］本义利用Matlab仿真软件中的Simulink建立了高压变

8、频器仿真模型，对采用多电平移向式PWM控制技术带电动机负载的高压变频器稳态运行情况进行丫仿真，仿真结果表明三电TPWM电压源型商压变频器的输出谐波主要集屮在6000Hz左右的尚频范围内。利川电动机对高频谐波感抗很人的特点，在很宽的凋速范围内，保持输出电压、电流的谐波和电动机转矩脉动都很小。文献［5］基于交流电动机拖动屮的交直交变频调速系统，对电网谐波的影响M题进行了理论研究与仿真分析，提出了多组变频器的移和式组合供电方法.针对菜热连轧生产线的多组辅助传动系统，分别定量分析了当输fl