变频器在回转窑应用中对电网的谐波污染与治理.pdf

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1、第26卷第3期有色矿冶V0l_26．№32010年6月N0N～FERROUSMININGANDMETALLURGYJune2010文章编号：1007—967X(2010)03—0077—03变频器在回转窑应用中对电网的谐波污染与治理周亚敏[中国有色(沈阳)冶金机械有限公司，辽宁沈阳110141]摘要：对供电电源而言，因变频器的整流和逆变线路都使用了电力电子器件，其开关特性形成了一个非线性负载，在其输入和输出端都会产生波形畸变，这种非线性负载改变了交流电力线路中电流的正弦波特性，从而在交流电力系统中产生有害的高次谐波，对供电线路和负载电机造成有害的

2、影响。因此必须采取有效措施把它抑制在容许的范围内。对此，本文分析了变频器在回转窑应用中产生谐波的原因及对电网的危害，并提出了抑制谐波的方法。关键词：变频器；回转窑；谐波；畸变中图分类号：TM712文献标识码：A1前言析了变频器对电网的谐波干扰问题，并提出了抑制回转窑是红土矿还原焙烧的关键设备，以生产和消除谐波干扰的方法。焙砂供矿热电炉熔炼粗镍铁，该设备的运行由大功2变频器对电网的影响率变频器进行驱动控制。变频器作为一种高效节能的电机调速装置，在变频器中的整流电路最常用的是三相桥式整现代工业中得到了越来越广泛的应用。但由于变频流，为了简化分析，假定

3、在理想情况下，即电网的短器是由整流电路、滤波电路、逆变电路组成，其中整路容量足够大，直流侧电感足够大以致整流电路完流电路和逆变电路中均使用了半导体开关元件，在全平滑，交流侧的换相电抗为零，并忽略变压器铁心控制上采用的是PWM控制方式，即对供电电源形饱和及非线性的影响，变压器的一次绕组是角形连成了一个典型的非线性负载，这就决定了变频器的接，二次侧绕组是星形连接，并设其绕组的匝数比是输入、输出电压和电流除了基波之外，还含有许多高k：1，如图1所示。则交流电网电压为一正弦波，交次谐波成分。这些高次谐波成分将会引起电网电压流侧的电流是方波，如图2所示，三

4、相桥式整流电路波形的畸变，产生无线电干扰电波，它们对周边的设中的每个管子的导通角始终为2,tr／3。对于这个波备、包括变频器的驱动对象——电动机带来不良的形，根据傅里叶级数分解。影响。由此我们需要对变频器产生的谐波进行治理，以防止谐波对公用电网的污染，降低电能质量。并且在谐波治理后需在变压器一次侧对电网质量进行测量，保证符合以下标准，见表1。图1三相桥式整流电路表1电网质量测量符合标准Fig．1Three—phasebridgerectifyingcircuit标准名称标准号《电能质量供电电压允许偏差》GB12325～20o3《电能质量、电压波动

5、及闪变》GB12326～20()0厂_]导厂]《电能质量、公用电网谐波》GB／T14549一l993誓U《电能质量三相电压允许不平衡度》GB／T15543—1995《电能质量电力系统频率允许偏差》GB／T15945—1995图2交流侧电流波形对此，本文从变频器工程实际应用出发，全面分Fig．2CurrentwaveformofACside收稿日期：2010—03—20作者简介：周亚敏(1981～)，男，硕士研究生，主要从事电气控制技术研究工作。78有色矿冶第26卷il(t)：ao+∑[akcos(kwlt)+bksin(kwlt)]规定，世界各国

6、制定的谐波标准大都比较接近。我．．国由技术监督局于1993年发布了国家标准(GB／式中a0=』0‘i1(t)dtT14549—93)《电能质量公用电网谐波》，并从l994年3月1日起开始实施。ak=』0i1(t)c0s(kw1t)dtGB／T14549—93中规定，公用电网谐波电压限值：电网标称电压为1OkV的电压总谐波畸变率bk：景』oi1(t)sin(kw1t)dtTHDu为4，各次谐波电压含有率奇次为3．2。偶次因f(tot)=一f(cot+订)，故a0=0，而且不会有为1．6。偶次谐波，其傅里叶级数为：所以为了减轻变频器整流装置谐波对电网

7、的影响，满足国家标准规定，就必须设法使流入变频器的i=I(sin∞t一sin5∞t一sin7t一，t+变压器一次电流尽量接近正弦波形。为此，在回转窑的变频器驱动控制中应用了电sinlltot+西1sin13cot一17in17cot一in19cot+．．)路的多重化技术，整流电路采用12脉波整流。因为由上式可以看出，方波电流中含有大量的5、7、相数越多，整流电压中的最低次谐波频率越高，其幅11、13等次的谐波，这些谐波电流在电网回路引起值也愈小，愈接近直流电压，滤波也愈容易。阻抗压降，因而使电网电压也含有谐波成分，造成电为了得到十二相电源，需要两

8、组六相电源，且两网电压畸变。因此，图1所示的整流装置实际上可组电源间的相位差应是30。。由于三相桥式整流电以看成是一个谐波源。’路等效于