晒一晒变频器谐波干扰的那些事儿 - 工控编程吧

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-------客户非常重视谐波问题，决定加钱购买了输入电抗器和LHF滤波器。
下图是加装输入电抗器和LHF滤波器之后，在50HZ运行的谐波测试数据（此时功率因数表和电流表很稳定）
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--------首先，楼主提出谐波话题，很不错。这是传动论坛历来产生热议的话题。

变频器谐波干扰？是电网已有的谐波？还是变频器工作产生的谐波？这个问题是否清楚呢？如果变频器的功率很小，几十个kW，而电网容量很大，几百个kW，那谐波会是谁为主呢？如果变频器的容量与电网的容量很接近，小于2倍的关系，那电网谐波的主要来源，变频器是逃脱不了干系的。由此，谈谐波和谐波分析与谐波治理，还是讲条件的。那就是电网容量是多少？他与变频器的容量之关系比。条件决定分析和讨论问题的方向。

------水厂的水泵配置了一台3AC 690V 800KW SINAMICS G150柜机，输入侧配置的整流变压器与SINAMICS G150柜机容量相匹配（也就是kd班竹所说：变频器的容量与电网的容量很接近，小于2倍的关系）。

G150不开机不运行的时候，经第三方公司采用电能质量分析仪检测过整流变压器的原边，谐波是没有问题的，可以排除电网已有的谐波干扰。当G150开机运行之后，45HZ以下没问题；当频率接近50HZ时，整流变压器的原边互感器检测的功率因数表和电流表波动非常大。

------哈哈，这就对了。有条件，就可以确定因果关系了。

所以说，为什么我们在设计传动系统时，要考虑电网容量？就是需要对系统产生的谐波作出是否有影响的评估。当变压器负载的50%以上是你的传动系统时，谐波的产生你的装置占了主要部分，你要负责处理。以净化电网环境。反之，你的传动装置在变压器负载所占容量不足30%，那网侧的谐波不一定就是你的装置所为，你再怎么治理，未必产生效果。

通过使用西门子的传动装置，不难发现，在他推荐的系统结构里，不论装置输入电网是怎样的，进线电抗器却是标配。为什么？就是为了对电网谐波做双向的防护（进线电抗对抑制11次以下谐波最有效）。也就是贯彻EMC电磁兼容的核心内容：“既不要干扰别人，也不要被别人干扰。”这里好像存在一个专业职业道德规范的问题。

--------故事1 得到的启示:

1) 设计变频传动系统时，变压器容量与变频器容量的比值是个很重要的指标。正如kd班竹所言：当变压器负载的50%以上是你的传动系统时，谐波的产生你的装置占了主要部分，你要负责处理。

2）设计变频传动系统时，大功率低压变频器必须配置进线电抗器，对谐波做双向的抑制。实际使用中，可以控制总谐波的电流畸变率 THID<30%。

---------故事2：某个调峰的蓄能水电站，采用了一台3AC 18KV 18MW SIMOVERT S ( LCI 电流源型晶闸管变频器）作为软启动器，来分别起动四台水轮发电机（每台同步发电机为334MVA)。

由于SIMOVERT S是交-直-交结构的晶闸管变频器，其对电网的谐波污染是很严重的。设计阶段采用L- C 滤波装置来抑制谐波对电网的影响。

实际调试过程中，发现L- C 滤波装置与电网中其他相关电气设备的参数不匹配。SIMOVERT S启动水轮发电机的过程中，由于谐波电流冲击而使得电网上其它运行中的水轮发电机跳闸。

经反复试验和研究，最终增设隔离变压器来取代L- C 滤波装置，彻底切断了谐波电流传导的途径。从那以后，再没有发生过类似的跳闸事故。

-------中高压大功率变频器的输入侧，配置隔离变压器比较普遍，为了切断谐波电流传导的途径。
值得注意的是，大功率AFE变频器可以把这个隔离变压器省掉，由于AFE变频器的谐波量非常小。但是，直流母线上要配装共模电压抑制器。

--------西门子AFE的共直流母线变频柜，其直流母线上是否已经标准配置了共模电压抑制器？

---------使用Sizer软件配置了一套S120 AFE的共直流母线变频柜，从S120配置清单里找不到共模电压抑制器。如果没有整流变压器，S120 AFE变频器真的不需要共模电压抑制器吗？共模干扰电压能靠AIM里面的LC净网滤波器来抑制吗？

我们的项目上，使用了AFE中高压变频器（非西门子品牌）。如果是无变压器设计，那么共模电压抑制器是必须要选的。

-------“S120 AFE变频器真的不需要共模电压抑制器吗？共模干扰电压能靠AIM里面的LC净网滤波器来抑制吗？——

个人觉得悬。AIM里面的LC滤波器无法实现电气隔离的作用，觉得对共模电压抑制效果不大。

------AIM里面的LC滤波器无法实现电气隔离的作用，觉得对共模电压抑制效果不大。

----- 也有同感。LC滤波器对抑制共模电压干扰，没有什么效果。大功率变频器要么安装变压器做隔离，要么在直流母线上安装共模电压抑制装置。

---------故事3：最近，我们拜访了一些橡胶、塑料机械制造厂，橡塑的炼胶和成型工艺装备需要使用中压变频器。厂里的工程师和电气师傅反映：中压变频器运行之后，附近的PLC模拟量信号受到严重干扰，这些模拟量信号几乎不能正常使用。

与厂里的工程师和电气师傅确认过，强、弱电布线确实分开，强、弱电的电缆确实采用屏蔽电缆，确实也将屏蔽做了单端接地（I/O盘柜侧）。但是，PLC模拟量信号被严重干扰的问题没有解决。

结合已确认的情况，我们建议厂里的工程师和电气师傅：
1）中压变频器最好采用变频专用电缆，尽可能不采用普通的动力电缆。
2）中压变频器专用电缆内含三芯，每个线芯有分相屏蔽，整个电缆有总屏蔽。
我们要求每个线芯的分相屏蔽在变频器侧做单端接地！假如分相屏蔽双端接地，谐波感应出的电流在两个接地点之间流动，将会造成两个接地点之间有电压差。这个电压差将干扰周围敏感的弱电信号！
我们要求电缆总屏蔽做双端接地！由于电缆内部三芯电流的矢量和为零，总屏蔽上的感应电流非常小，总屏蔽做双端接地非常合适。

-----中高压变频器专用电缆示意图

每个线芯的分相屏蔽在变频器侧做单端接地！电缆总屏蔽做双端接地！ (, 下载次数: 3)