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关于变频器谐波治理的方案与案例分析
发布时间:2019-01-21   点击次数:182次

  安科瑞 王长幸

  江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

  摘要:文章针对变频器这一典型谐波源设备,从变频器的工作原理入手,分析了变频器产生谐波的原因及危害,并对某汽车配件公司的电能质量问题进行测量并提出治理方案,以减少谐波对电网负载的影响,提高供电质量。

  1、谐波的产生及危害

  随着工业自动化程度的不断提高,变频器在工业调速传动、电力电子系统等领域中的应用日益广泛,变频器产生的高次谐波对公用电网的危害也日益严重。

  变频器是把工频(50Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现对电机进行调速运行的设备。由于其整流逆变电路的开关特性,对电网形成了一个典型的非线性负载,当电流流经负载时,与所加的电压不成线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。

  谐波的危害主要包括:①增加输电、供电和用电设备的额外附加损耗,使设备的温度过高甚至发生火灾,降低利用率;②与补偿电容器发生并联谐振或串联谐振,放大谐波电流,引起严重事故;③影响用电设备正常工作,使变压器局部严重过热和噪声,使绝缘老化,寿命缩短以至损坏等;④对邻近的通讯系统工作产生干扰;⑤影响继电保护和自动装置的工作可靠性。

  2、谐波的治理措施

  针对某汽车配件这一典型的使用变频器较多的行业,在改善电能质量方面通常采用的方法是在变压器出线侧加装谐波滤除装置进行集中治理。有源电力滤波器通过并联的方式连接到系统,再通过CT实时采集系统谐波电流,控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量和角度,产生谐波指令电流,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等、方向相反的补偿电流分量,注入到电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。图1 为安科瑞有源电力滤波器原理图。

图1  ANAPF有源电力滤波器原理图

  并联型有源滤波器特性不受系统阻抗影响,不会与电网发生谐振,并具有高度可控性和快速跟踪性,可以适应多台变频器不同步运行的复杂工况;可以同时补偿各次谐波电流,保障了良好的滤波效果;可以在滤除谐波的同时兼补无功,也可以对系统中所有负载进行集中治理,性价比比较高。

  3、并联型有源滤波器的应用

  3.1  项目背景

  汽车配件行业有一类为对汽车零部件进行冷锻、温锻、热锻及精机加工,主要负载为变频器等非线性负载,在使用过程中会产生大量以5次、7次为主的谐波并注入系统中,如果不进行谐波治理,会对电网造成严重的污染,也会影响其他设备的正常工作,比如当负载突然变化时,配电柜中框架断路器会产生很大噪音;谐波严重时会导致母排成套设备损坏,影响配电系统的正常运行。

  3.2  解决方案

  变压器出线侧装有1台ANAPF,采用集中治理方案,自动跟踪补偿负载产生的谐波电流,保障配电系统安全可靠运行。图2/3分别为变压器下的负载正常工作时有源电力滤波器运行前后的各次谐波数据图,表一为运行前后的电网电能参数对比数据。

图2 治理前数据

图3 治理后数据

  表一 ANAPF200-380/BGL运行前后效果对比

  变压器谐波情况由表一可以看出,谐波以5次、7次为主,分别为47A、49A,在有源滤波装置投入运行后电网侧5、7、11次谐波减小为、8A、3A,各次谐波电流明显降低,提高了供电系统的稳定性,收到了良好的运行效果。

  4、安科瑞有源电力滤波器介绍

  4.1  主要技术参数

  4.2  产品特点

  ● DSP+FPGA全数字控制方式,具有极快的响应时间,先进的主电路拓扑和控制算法,精度更高、运行更稳定;

  ● 一机多能,既可补谐波,又可兼补无功,可对2~51次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿;

  ● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;

  ● 模块化设计,体积小,安装便利,方便扩容,可满足不同工况的需求;

  ● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制,使用方便,易于操作和维护;

  ● 输出端加装滤波装置,降低高频纹波对电力系统的影响;

  ● 多机并联,达到较高的电流输出等级;

  ● 拥有自主技术。

  5、结论

  并联有源滤波装置针对变频器类谐波源的治理效果具体体现为消除谐波电流、降低电气故障率、提高设备的使用寿命和性能等。本文在介绍变频器这一典型谐波源的产生原理及危害的基础上,分析某汽车配件应用案例,并对比分析了ANAPF低压有源滤波器投入运行前后的数据,可以看出在使用过后各次谐波得到了明显的下降,满足行业需求,提升电能质量,改善用电环境,为电力系统保驾护航。

  江苏安科瑞电器制造有限公司王长幸 地址:江苏省江阴市南闸镇东盟路5号

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