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高压变频器对电网与电动机的影响

供稿:中国工控网 2016/6/24 9:25:50

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   1、对电网的影响

    出于高压变频器容量一般较大,占整个电网比例较为显著考虑,所以高压变频器对电网的谐波污染已不容忽视。解决谐波污染有两种方法:一是采取消波滤波器,对高压变频器产生的谐波进行治理,以达到供电部门的要求;二是采用谐波电流较小的变频器,变频器本身基本不对电网造成谐波污染,即采用所谓的“绿色”电力电子产品,从本质上解决谐波污染问题。

    一般电流源型变频器用的6脉波晶闸管电流源型整流电路,其总的谐波电流失真约为30%,远高于IEEE519 1992标准所规定的电流失真小于5%的要求,所以必须设置输入谐波滤波器。对12脉波晶闸管整流电路,其总谐波电流失真约为10%,仍需安装谐波滤波装置。大多数PWM电压源型变频器都采用二极管整流电路,如果整流电路也采用PWM控制,则可以做到输入电流基本为正弦波,谐波电流很低。单元串联多电平变频器采用多重化结构,输入脉波数很高。总的谐波电流失真可低于10%,不加任何滤波器就可满足电网无谐波失真的要求。

    高压变频器的另一项综合性能指标是输入功率因数,普通电流源型变频器的输入功率因数较低,且会随着转速的下降而线性下降,因此需要设置功率因数补偿装置。二极管整流电路在整个运行范围内都有较高的功率因数,一般不必设置功率因数补偿装置。采用全控型电力电子器件构成的PWM型整流电路,其功率因数可调,可以做到接近1。单元串联多电平PWM变频器功率因数较高,实际功率因数在整个调速范围内可达到0.95以上。

    从以上两项指标来看,全控型电力电子器件的PWM型整流电路和单元串联多电平PWM(高-低结构)变频器均属“绿色”电力电子产品。

    2、对电动机的影响

    高压变频器输出谐波会在电动机中引起谐波发热(铁心)和转矩脉动,且输出du/dt、共模电压与噪声等也会对电动机有负面影响。电流源型变频器由于输出谐波和共模电压较大,电动机需降额使用和加强绝缘,且存在转矩脉动问题,使其应用受到限制。三电平电压源型变频器存在输出谐波和du/dt等问题,一般要设置输出滤波器,否则必须使用专用电动机。对风机和水泵等一般不要求四象限运行的设备,单元串联多电平PWM电压源型变频器在输出谐波、du/dt等方面有明显的优势,对电动机没有特殊的要求,具有较广阔的应用前景。


审核编辑(王静)
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