變頻器，晶閘管供電的直流電動機、無換向器電動機等凡是在電源側有整流回路的，都將產生因其非線性引起的高次諧波，因此對通用變頻器的諧波治理就顯得尤為重要。接下來跟著薩頓斯Satons一起來了解一下變頻器諧波產生的原理

1、變頻器諧波產生原理

在整流回路中，輸入電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅立葉級數分解為基波和高次諧波，諧波次數通常為6n±1次高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統。如果出現電源側電抗充分小、換流重疊角“可以忽略強狂，那么n次高次諧波為基波電流的1/n。輸出端諧波產生機理：在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調制的脈沖波形。輸入端諧波產生機理：變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經三相橋路不可控整流成直流電壓，經電容濾波及大功率晶體管開關元件逆變為頻率可變的交流電壓。對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2~3KHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM（MAX）高載頻可達15KHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含基波和其他高次諧波。

2、高次諧波危害

傳導是指高次諧波按著各自的阻抗分流到電源系統和并聯的負載，對并聯的電氣設備產生干擾；感應耦合是指在傳導的過程中，與變頻器輸出線平行輻射的導線又會產生電磁耦合形成感應干擾；電磁輻射是指變頻器輸出端的高次諧波還會產生輻射作用，對鄰近的無線電及電子設備產生干擾。與一般無線電電磁干擾一樣，變頻器產生的高次諧波通過傳導、電磁輻射和感應耦合三種方式對電源及鄰近用電設備產生諧波污染。高次諧波的危害具體表現在以下幾個方面：

（1）開關設備：由于諧波電流使開關設備在起動瞬間產生很高的電流變化率，使暫態回復峰值電壓增大，破壞絕緣，還會引起開關跳脫、引起誤動作。

（2）電力電容器：當高次諧波產生時由于頻率增大，電容器阻抗瞬間減小，涌入大量電流，因而導致過熱、甚至損壞電容器，還有可能發生共振，產生振動和噪聲。

（3）保護電器：電流中含有的諧波會產生額外力距，改變電器動作特性，引起誤動作，甚至改變其操作特性，或燒毀線圈。

（4）感應電動機：電流和電壓諧波同樣使電動機銅損和鐵損的增加，溫度升。同時諧波電流會改變電磁轉矩，產生振動力矩，使電動機發生周期性轉速變動，影響輸出效率，并發出噪聲。

（5）電力電子設備：電力電子設備通常靠精確電源零交叉原理或電壓波形的形態來控制和操作，若電壓有諧波成分時，零交叉移動、波形改變、以以至造成許多無動作。

（6）計量儀表：計量儀表因為諧波會造成感應盤產生額外轉矩，引起誤差，降低精度，甚至燒毀線圈。

（7）變壓器：電流和電壓諧波將增加變壓器銅損和鐵損，結果使變壓器溫度上升，影響絕緣能力，造成容量余度減小。諧波還能產生共振及噪聲等。

另外，高次諧波還會對電腦、通信設備、電視及音響設備、載波遙控設備等產生干擾，使通信中斷，產生雜訊，甚至發生誤動作，另外還會對照明設備產生影響。

審核編輯：湯梓紅