變頻器運行對電網的影響

　　變頻器是高新技術產品，其主要組成是電力電子器件和微電子器件。電網三相交流電接入變頻器的輸入端，變頻器的輸入側是整流電路，輸出側是逆變電路，因此，其輸入、輸出側的電壓、電流含有豐富的諧波，會引起電網波形的畸變；同時電網電壓是否對稱、平衡，變壓器容量的大小及配電母線上是否接有非線性設備等，也會影響變頻器的正常工作。現在的變頻器內部都有計算機芯片或DSP芯片，用以實現變頻器的功能控制和主電路逆變的驅動控制，由于計算機芯片的電壓電流小，工作速度高，故極易受到外界的一些電氣干擾。因此，要實現電網和變頻器都能安全可靠運行，必須對兩者之間的相互干擾采取抑制措施。

　　變頻器的整流電路和逆變電路都是由非線性器件組成，其電路結構會導致電網的電壓電流波形發生畸變，三相交流電壓UR、US、UT通過三相橋式整流電路將交流電變換為直流電，經電解電容濾波，使直流電壓基本恒定。整流電路所用的二極管為非線性器件，整流后輸出的電壓向濾波電容充電，其充電電流的波形取決于整流電壓和電容電壓之差，圖10-5所示為變頻器輸入電壓u、電流i實測波形。可以看出在各相線的輸入電壓為正弦波的情況下，各相線的輸入電流并不是正弦波。

　　圖10-5 變頻器輸入電壓、電流實測波形

　　當變頻器處于不同頻率、不同電流的工作狀態時，輸入電流波形也有所不同，圖10-6所示為55kW變頻器驅動籠型異步電動機負載在10Hz、20Hz和50Hz時輸入電流的波形。可見隨著電動機的頻率和電流的增加，輸入電流由斷續變為連續，電流的波形畸變也越來越小。對這些波形用數學上的傅里葉級數分解，將會得到許多諧波電流分量。這些諧波電流分量因變流電路的種類及其運轉狀態、系統、條件的不同而有所不同，表10-4記載了變頻器在不同輸出頻率下各次諧波電流實測數據。

　　圖10-6 變頻器輸入電流波形

　　表10-4 變頻器在不同輸出頻率下各次諧波電流實測數據

　　實驗還證明，變頻器運行時，由于整流側二極管的換相作用，會造成電源電壓波形出現一些缺口和凸口，如圖10-7所示。

　　圖10-7 變頻器輸入電壓波形

　　綜上所述，變頻器運行時，會引起電網電壓、電流波形發生畸變，綜合判斷這種畸變對系統的影響，可用下式計算綜合電壓畸變率D

　　式中，U1為基波相電壓（V）；U2、U3為二次、三次諧波相電壓（V）。

　　電網質量對變頻器壽命有什么影響

　　在車間，變頻器會用在不同的負載上面，不同的負載對變頻器本身的影響也不盡相同。

　　在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合，電壓經常出現閃變。這時候變頻器產生的諧波對于電網質量有很嚴重的污染，對設備本身也有相當的破壞作用，輕則不能夠連續正常運行，重則造成設備輸入回路的損壞。這樣的話會對產品的壽命造成很嚴重的影響

　　⑴ 在沖擊負載如電焊機、電弧爐、軋鋼機等場合建議用戶增加無功靜補裝置，提高電網功率因數和質量。

　　⑵ 在變頻器比較集中的車間，建議采用集中整流，直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優點是諧波小、節能，特別適用于頻繁起動、制動，電動機處于既電動運行與發電運行的場合。

　　⑶ 變頻器輸入側加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數，可靠性高，效果好。

　　⑷ 變頻器輸入側加裝有源PFC裝置，效果最好，但成本較高。

　　通過這些方式的話可以幫助變頻器充分的延長使用壽命。