諧波治理連載2變頻器諧波電流的產(chǎn)生
變頻器工作時(shí),之所以產(chǎn)生諧波電流,是因?yàn)樽冾l器輸入端的整流電路的阻抗不是一個(gè)定值,其阻抗隨著外加電壓的變化發(fā)生變化,這就導(dǎo)致整流器從電網(wǎng)吸取的電流不是正弦波電流。
單相整流器由整流橋和平滑電容構(gòu)成。一般情況下,負(fù)載的電流由平滑電容供給,僅當(dāng)正弦波的電壓高于平滑電容的電壓時(shí),才會(huì)有電流流入電容和負(fù)載中,因此僅在電壓峰值處產(chǎn)生脈沖狀,這種脈沖狀電流中包含了豐富的諧波成分。同樣的道理,3相整流器也會(huì)產(chǎn)生諧波電流,但是這時(shí)對(duì)應(yīng)每個(gè)波峰,不是一個(gè)脈沖電流,而是兩個(gè)脈沖電流。
無(wú)論單相整流器還是三相整流器,他們的電流波形都發(fā)生了畸變,不再是正弦波電流,因此包含了諧波成份。
產(chǎn)生諧波電流的負(fù)載稱為非線性負(fù)載,與之對(duì)應(yīng),不產(chǎn)生諧波電流的負(fù)載稱為線性負(fù)載。線性負(fù)載的阻抗不會(huì)隨著施加在其上面的電壓發(fā)生變化。這時(shí),流過(guò)負(fù)載的電流I=U/R,這意味著電流I與電壓U是線性關(guān)系,線性負(fù)載由此得名。當(dāng)電壓為正弦波時(shí),流過(guò)線性負(fù)載的電流依然為正弦波電流,因此不會(huì)產(chǎn)生諧波電流成分。
理想的電阻、電感和電容都是線性負(fù)載。但是實(shí)際的電感可能是非線性負(fù)載,例如,帶有鐵芯的電感,其電感量隨著外加電壓而變化(隨之而來(lái)的是阻抗的變化),因此是非線性負(fù)載。變壓器產(chǎn)生諧波電流就是這個(gè)道理。
非線性負(fù)載的阻抗隨著施加在其上的電壓變化,這時(shí)流過(guò)它的電流與施加在它上面的電壓不是線形關(guān)系,故稱其為非線性負(fù)載。對(duì)這樣的負(fù)載施加正弦波電壓時(shí),流過(guò)負(fù)載的電流值不再是正弦波,其中包含了諧波成分。
帶平滑電容的整流器是*常見(jiàn)的非線性負(fù)載,它產(chǎn)生的諧波電流與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)。整流器從電網(wǎng)吸取脈沖電流,每個(gè)交流電周期整流出的脈沖數(shù)稱為這個(gè)整流器的脈數(shù)。例如,對(duì)于單相整流電路,每個(gè)周期輸出2個(gè)直流脈沖,因此稱為2脈整流器;對(duì)于3相整流電路,每個(gè)周期輸出6個(gè)脈沖,因此稱為6脈整流器。除此以外,還有12脈整流器、18脈整流器等。
總結(jié):
變頻器的諧波電流是由變頻器整流器輸入電路導(dǎo)致的。不同脈數(shù)的整流器產(chǎn)生的諧波成分不同,3相6脈整流器產(chǎn)生的諧波電流以5次、7次、11次、13次為主。增加變頻器輸入整流器的脈數(shù)可以減小諧波電流。
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