关于变频器谐波治理现状与抑制方法的研究

关于变频器谐波治理现状与抑制方法的研究

李彦华

华电郑州机械设计研究院有限公司     河南郑州  450000

摘要：在科学技术快速发展和创新的背景下，各种各样的新型设备广泛融入于人们的生活中，变频器因为优质的平稳性能高功率优势的基本作用被广泛应用于多个领域，但是变频器的应用也会产生相应的负面效果，例如变频器电压和谐波大的问题就是一直以来影响变频器安全使用的重要问题，谐波过大的问题会直接影响电气设备的使用年限。本文主要探析了变频器谐波存在的危害，并且针对具体情况提出了针对性地解决措施。

关键词：变频器；谐波；治理现状；抑制方法

引言：变频器本质上属于一种非线性的负载设备，变频器在实际运行过程中通常会输出方形的电压，电压在运作过程中会产生大量的谐波。就目前的发展现状来看，电压空间矢量脉宽调制和正弦波脉宽调制是调整变频器的重要方式，但是方形电压和谐波本身就具备高频率的重要特征，所以在具体应用过程中会对电机的实际性能造成深远影响。因此在具体发展的进程中应该针对变频器谐波的治理现状，提出科学的抑制方法。

一、变频器谐波存在的危害分析

在科学技术快速研发和创新的背景下，变频器已经成为支撑电网和电气设备等稳定运行的重要设备，但是变频器在具体应用过程中很容易产生大量的谐波电流和电压，这些不稳定的电流和电压将会对电气设备和电网稳定运行造成严重的威胁。

变频器的谐波将会提升输电线路的电能损耗。就目前的发展现状来看，输电线路都具有一定的电阻作用，但是电阻的物理性质本身就会受频率的影响，在频率不断升高的过程中，电阻的阻值也会相应增大，然而电流在这样的线路运行过程中将会因为较高的阻抗导致电流大量损耗，因此变频谐波将会耗费大量的电能，这样的现象将难以迎合和遵循我国可持续性发展战略的基本要求。

对电气设备稳定安全运行具有较大威胁。电气设备运行过程中出现的谐波通常会导致电气设备出现局部放电和空间电荷两种不同的现象，然而两种差异性的现象都会造成电气设备介质严重消耗，所以在电气设备运行过程中通常会出现不断发热的现象，而且严重情况下所造成的绝缘体损坏现象将直接导致设备出现高温和整体运行效率降低等现象，然而最主要的问题在于对电动机造成的危害和影响，谐波在运作过程中会直接穿过电动机的绝缘体和轴承。通过这样方式的作用将会导致电动机出现损坏，因为谐波通常会导致直压电流出现转变的现象，从而会导致直流电压变成PWM电压。

变频器产生的谐波会对继电保护装置和自动装置的作用造成严重威胁，在谐波的作用和干扰下将会直接影响谐波的整定值小和灵敏性强的优势，而且在谐波的特殊干扰下还会直接造成自动装置出现误动的现象，这样的现象会直接威胁电力系统整体的安全性能，会对电力的稳定运行造成深远的危害。谐波会信号的稳定传输和精度的合理控制造成严重影响，变频器在运作的过程中将会生成大量的高频率谐波，然而这些谐波通常会将电缆作为重要的传输介质，这样的运行方式将会直接干扰周围的信号。例如电气设备的仪表和各类传感器等基本设备的性能都会遭受严重影响。一般情况下会产生振动的效果，然而振动的作用会影响信号的传输质量，严重情况下将会直接导致信号出现消失的现象，所以在电力系统整体运行的过程中就会导致错误动作和指令的发生，这样的方式不仅会给电力系统自己各种电气设备的安全运行造成一定影响，同时也会给工作人员造成安全威胁。

二、变频器谐波的治理现状探究

在我国科学技术和管理体制不断发展和更新优化的进程中，保障电力系统和各种电气设备的安全运行已经成为现代化实现高效发展和落实和谐社会的重要措施，所以在具体发展的过程中，变频器因为谐波方面的危害和消极作用备受科学家和谐波研究学者的重视。科学家最初在20世纪的时候就开始尝试创新变频器谐波处理的措施，他们最初应用无源电力滤波器防止变频器谐波的产生，这样的方式因为结构简单和成本低的特点被广泛应用于各种各样的谐波处理中，但是在具体应用的过程中自然存在着很多的不足，谐波的抑制效果通常会遭受电网频率的深远影响。然而进入到20世纪70年代的时候，源电力的滤波器开始盛行于谐波的处理中，并且这样的事件也成为了谐波治理的代表性事件，谐波处理的相关技术和发展历程也因为这样的转折实现了全面突破。当进入到80年代的时候，日本学者将pq分解理论作为谐波治理的重要理论支撑，其创造的三相电路瞬时无功率理论能够给谐波治理的工作奠定重要的基础。

三、变频器谐波的有效治理方法探究

就目前的发展现状来看，谐波的治理方法和相关技术主要可以分为主动谐波治理和被动谐波治理，主动的治理方式主要在于对谐波的波源进行有效处理和抑制，从而可以有效地从根源避免谐波的产生，然而被动的处理方式主要在于应用各种各样的谐波处理装置对谐波进行科学抑制。

（一）主动谐波的有效治理措施探究

PWM的方式是主动处理谐波的重要措施，PWM的处理措施本质上是将整流负载纳入到谐波的处理中，从而能够从根源有效减少谐波。科学合理地应用PWM技术能够有效地改变变频器产生的波形，从而可以达到减少谐波量的效果。

然而变频器中还存在着电流型的变频器，12脉波处理的方式能够有效地治理电流型变频器所产生的谐波，合理应用12脉波措施可以将方形波形及时转变为正弦波。应用增加电平数量的方法便可以灵活解决电压型变频器中的谐波，通过这样的方式能够降低谐波产生的数量。就目前的发展现状来看，电平逆变器和PWM逆变器已经成为现代化技术演进过程中处理谐波的重要方式，然而两种不同的方式能够在不同波形的谐波中体现出差异性的优势，但是在具体应用的进程中也存在着很多弊端，应用电平逆变器处理电压谐波的时候很容易造成谐波失真现象，但是失真率和电动机的谐波失真率至今存在着很大的落差，所以在具体应用的进程中依然要应用输出滤波器对谐波进行完整、针对性的管控。

（二）被动处理谐波的有效措施探究

就目前的科学技术和谐波处理方式的发展现状来看，被动处理谐波的方式也是处理谐波不可舍弃的方式，目前无源滤波器和有源滤波器是现代化科学有效的处理措施，然而无源滤波器在实际应用的进程中主要针对电压产生的谐波进行科学控制。在现代化科学技术不断发展和创新的进程中，无源滤波器又可以根据不同的应用途径被分解为电机端和变频器输出两种不同类型的滤波器。两种不同的滤波器尽管存在着相同的应用作用和效果，但是在原理和技术设计方面存在着很大的偏差，变频输出类型中的正弦滤波器的原理是应用电阻并联的措施和滤波器串联连接的方式延长脉冲效果，通过这样的方式能够有效地治理谐波的危害，而且这种滤波器截止频率低的优势能够在滤波方面凸显积极的作用，其中关联的各项参数信息也不会给正弦波造成相应的影响。

四、结束语

总的来说，谐波治理技术已经经历了多年的发展历程，而且在不断发展的过程中已经形成了相应的理论成果，其中得到的参数设计、谐波检测以及变频器技术原理等都为谐波治理技术的发展奠定了良好的基础。而且在科学技术不断更新和创新的背景下，新能源发电方式的接入和智能电网的科学建设给谐波的技术发展带来了全新的改变，所以相关工作人员更应该在现代技术的支撑下提升研究的力度，灵活应用不同领域的科学技术和理论内容创造新型的谐波治理技术，通过科学合理的抑制方式保障电网的稳定运行。

参考文献：

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