近年來，由于調(diào)速和節(jié)能的需要,，越來越多的場合用到了變頻調(diào)速技術(shù),。其中的核心部分變頻器" title="變頻器">變頻器是電力電子器件，有電子元器件,，計(jì)算機(jī)芯片,，易受外界的一些電氣干擾" title="干擾">干擾，因此,，變頻器投入電網(wǎng)運(yùn)行時,，需要考慮電網(wǎng)電壓是否對稱，變壓器容量的大小及配電母線上是否接有非線性設(shè)備等,；另一方面,，變頻器本身輸入側(cè)是一個非線性整流電路，對電源的波形將有影響,，變頻器輸出側(cè)電壓,、電流、非正弦或非完全正弦波含有豐富的諧波" title="諧波">諧波,。由于變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流,、大功率晶體管逆變，結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波,，干擾供電系統(tǒng),、負(fù)載及其它鄰近電氣設(shè)備。在實(shí)際使用過程中,，經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問題,，下面簡單介紹變頻器諧波產(chǎn)生的機(jī)理、干擾途徑,、危害以及有效防止或抑制干擾的對策,。
2變頻器諧波產(chǎn)生機(jī)理
變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V／50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋式不可控整流成直流電壓信號,，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號,。
輸入側(cè)產(chǎn)生諧波機(jī)理：不限于通用變頻器，晶閘管供電的直流電動機(jī),、無換向器電動機(jī)等凡是在電源側(cè)有整流回路的,，都將產(chǎn)生因其非線性引起的諧波。在三相橋式整流回路中,，輸入電流的波形為矩形波,，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，通常含有6n+1(n=l,，2,，3…．)次諧波。其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng),。
輸出側(cè)產(chǎn)生諧波機(jī)理：在逆變輸出回路中,，輸出電壓和電流均有諧波。對于PWM控制的變頻器,，只要是電壓型變頻器,，不管是何種PWM控制，其輸出電壓波形為矩形波,。其中諧波頻率的高低是與變頻器調(diào)制頻率有關(guān),，調(diào)制頻率低(如1～2KHz)，人耳聽得見高次諧波頻率產(chǎn)生的電磁噪聲(尖叫聲),。若調(diào)制頻率高(如 IGBT變頻器可達(dá)20KHz),，人耳聽不見，但高頻信號是客觀存在,。從電壓方波及電流正弦鋸齒波,，用傅立葉級數(shù)不難分析出各次諧波的含量。所以,，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其它各次諧波,，而高次諧波電流對負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射,，干擾鄰近電氣設(shè)備,。
3諧波干擾途徑
變頻器諧波干擾途徑還是與一般無線電干擾一樣分傳導(dǎo)和輻射，在傳導(dǎo)的過程中,，與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導(dǎo)線又會產(chǎn)生電磁耦合形成感應(yīng)干擾,；變頻器輸出側(cè)諧波又會輻射，對附近的無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾,，其干擾途徑如圖1所示,。

4諧波干擾的危害
(1)變壓器：電流諧波將增加銅損，電壓諧波將增加鐵損,，綜合效果是使變壓器溫度上升,，影響其絕緣能力，并造成容量裕度減小,。諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振,，及引起鐵心磁通飽和或歪斜，而產(chǎn)生噪聲,。
(2)電動機(jī)：輸出諧波對電動機(jī)的影響主要有,，引起電動機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致電動機(jī)的額外溫升,，電動機(jī)往往要降額使用,，由于輸出波形失真,，增加電動機(jī)的重復(fù)峰值電壓，影響電動機(jī)的絕緣,，諧波還會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動,，以及噪聲增加。
(3)電力電容器組：一般電容器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,，規(guī)定其最大電流只允許35％的超載,，但實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于諧波的影響,，以致常發(fā)生嚴(yán)重過載,。由于電容器之阻抗，隨頻率的增加而減少,，故諧波產(chǎn)生時,，電容器即成為一陷流點(diǎn)，流入大量電流,，因而導(dǎo)致過熱,、增加介電質(zhì)的應(yīng)力，甚至損壞電力電容器,。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振條件時,，會發(fā)生振動短路、過電流及產(chǎn)生噪聲,。
(4)開關(guān)設(shè)備：由于諧波電流的存在,，開關(guān)設(shè)備在起動瞬間產(chǎn)生很高di／dt的電流變化率，致使增加暫態(tài)恢復(fù)電壓的峰值,，以致破壞絕緣,。
(5)保護(hù)電器：電流中含有諧波，必產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩,，改變電器的動作特性,，以致引起誤動作。
(6)計(jì)量儀表：電能表等計(jì)量儀表,，因諧波而會造成感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩,，引起誤差，降低精確度,。
(7)電力電子設(shè)備：在多種場合,，電子設(shè)備常會產(chǎn)生諧波的電流源，且很容易感受諧波失真而誤動作,。
(8)其它還有如照明設(shè)備,、通信設(shè)備、電視及音響設(shè)備、電腦設(shè)備,、載頻遙控設(shè)備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命,。
5抑制諧波干擾的對策
諧波的傳播途徑是傳導(dǎo)和輻射，解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把傳導(dǎo)的高頻電流濾掉或者隔離,；解決輻射干擾就是對輻射源或被干擾的線路進(jìn)行屏蔽,。具體的常用方法有：
5.1在變頻器輸入側(cè)的對策：
(1)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器,，切斷諧波電流。
(2)設(shè)置交流電抗器,。
(3)設(shè)置交流濾波器,。
(4)整流器的多重化技術(shù)，對于大容量晶閘管變頻器可以采取這種方法,，將電源側(cè)整流器分兩個,，在其輸入側(cè)裝設(shè)Y，y-d或D,y-d繞組聯(lián)結(jié)的變壓器,，利用多重化抑制流向電源側(cè)的高次諧波,。因?yàn)樾枰獙⒄髌鞣珠_，所以在通用變頻器中不采用［１］,。
5.2在變頻器輸出側(cè)的對策
防止輸出側(cè)諧波干擾的對策,，大致分為兩大類，第一類屬傳統(tǒng)式,，即向降低雜訊大小入手,；第二類屬于新嘗試，其基本的觀念及作法是企圖將無意義的雜訊轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇x擇的咨詢,。這種方法在試驗(yàn)中證實(shí)了其有效性［２］,。其中第一類方法可分為：
(1)采用高于人耳不能聽到的開關(guān)頻率高的電力電子器，如MOSFET,，IGBT等,；
(2)在變頻器輸出端后加裝濾波器使送至電力設(shè)備前的電源波形為正弦波；
(3)改善PWM調(diào)制方法,，降低諧波含量,；
(4)用閉環(huán)控制的方法，如ADSM及DSMC,，來改善一般傳統(tǒng)PWM的諧波現(xiàn)象,。
另外，在電動機(jī)和變頻器之間的電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜,，并與其它弱電信號在不同的電纜溝分別敷設(shè),，避免輻射干擾。
信號線采用屏蔽線，且布線時與變頻器主回路控制線錯開一定距離(至少20cm以上),，切斷輻射干擾,。
變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地,，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開,，使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設(shè)備的輻射干擾［３］,。
6抑制諧波干擾實(shí)例
例1,，某變頻切換控制系統(tǒng)，變頻器啟動運(yùn)行正常,，而鄰近液位計(jì)讀數(shù)偏高,，一次表輸入4mA時，液位顯示不是下限值,；液位未到設(shè)定上限值時,，液位計(jì)卻顯示上限，致使變頻器接收停機(jī)指令,，迫使變頻器停止運(yùn)行,。
這顯然是變頻器的高次諧波干擾液位計(jì)，干擾傳播途徑是液位計(jì)的電源回路或信號線,。解決辦法：將液位計(jì)的供電電源取自另一供電變壓器,，諧波干擾減弱，再將信號線穿入鋼管敷設(shè),，并與變頻器主回路線隔開一定距離,，經(jīng)這樣處理后，諧波干擾基本抑制,，液位計(jì)工作恢復(fù)正常,。
例2，某變頻控制液位顯示系統(tǒng),，液位計(jì)與變頻器在同一個柜體安裝,，變頻器工作正常，而液位計(jì)顯示不準(zhǔn)且不穩(wěn),，起初我們懷疑一次表,、二次表、信號線及流體介質(zhì)有問題,，更換所有這些儀表,、信號電纜，并改善流體特性,，故障依然存在,，而這故障就是變頻器的高次諧波電流通過輸出回路電纜向外輻射,，傳遞到信號電纜，引起干擾,。
解決辦法：液位計(jì)信號線及其控制線與變頻器的控制線及主回路線分開一定距離,，且柜體外信號線穿入鋼管敷設(shè)，外殼良好接地,，故障排除,。
例3，某變頻控制系統(tǒng),，由兩臺變頻器組成,，且在同一柜體內(nèi)，變頻器調(diào)頻方式均為電位器手調(diào)方式,，運(yùn)行某一臺變頻器時,，工作正常，兩臺同時運(yùn)行時,，頻率互相干擾，即調(diào)節(jié)一臺變頻器的電位器對另一臺變頻器的頻率有影響,，反過來也一樣,。開始我們認(rèn)為是電位器及控制線故障，排除這種可能后,，斷定是諧波干擾引起,。
解決辦法：把其中一只電位器移到其他柜體固定，且引線用屏蔽信號線,，結(jié)果干擾減弱,。為了徹底抑制干擾，重新加工一個電控柜,，并與原柜體一定距離放置,，把其中的一臺變頻器移到該電控柜，相應(yīng)的接線及引線作必要的改動,，這樣處理后,，干擾基本消除，故障排除,。
例4,，某變頻控制系統(tǒng)，切換兩套機(jī)泵,，原先機(jī)泵是靠自耦降壓啟動工頻運(yùn)行正常,，現(xiàn)改為變頻運(yùn)行，雖能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻減速功能,，但變頻器輸出端到電動機(jī)間的輸出線嚴(yán)重發(fā)熱,，電動機(jī)外殼溫升加重，經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)跳閘。這是由于變頻器輸出電壓和電流信號中包含PWM高次諧波,，而諧波電流在輸出導(dǎo)線和電動機(jī)繞線上形成附加功率損耗,。
解決辦法：把變頻器輸入線與輸出線分開，分別走各自的電纜溝,，選用大一號截面的電纜換原先電纜,，輸出端與電動機(jī)之間的電纜長度盡可能短。這樣處理后,，發(fā)熱故障排除,。對現(xiàn)場出現(xiàn)的各種變頻器高次諧波干擾，基本上都能照以上介紹的方法順利抑制,，但對諧波成分及幅度要求很嚴(yán)的設(shè)備,，徹底抑制高次諧波干擾非常困難，比較好的方法是在變頻器的輸出端加濾波器和隔離變壓器,，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中效果比價明顯,。