作為交流感應電機控制的一個環(huán)節(jié)，可調速驅動器接收三相交流正弦電并將其轉化成直流電，在此過程中，可調速驅動器本身就會產生諧波電流。對于交流驅動的諧波產生和抑制，請記�。�
1) 無論功率轉換器是由二極管，可控硅整流器式還是由帶有慣性二極管的絕緣柵雙極型晶體管組成的，它們都會在打開和關閉的時候產生諧波。
2) 諧波電流會使功率轉換器的供電線路上產生電壓失真。
3) 一些種類的功率轉換器會產生導線陷波，進而引起電壓失真。與直流電機驅動相比，交流電機驅動的諧波使其很少產生問題。糟糕的設計會給配電設備以及連接在配電系統(tǒng)上的其它設備帶來很多問題。
尋找問題產生的原因
隨著在自動化系統(tǒng)中驅動裝置數量的增多，這種認為驅動裝置是產生諧波問題的唯一原因的錯誤認識也在加深，其實任何一個將交流電調整成直流電的設備都會產生諧波，包括大多數工廠底層設備和辦公機器（例如：電腦電源、電話充電器和復印機），甚至日光燈的鎮(zhèn)流器都會導致諧波失真。因此，在不假思索地為設備中的每一個驅動裝置安裝濾波器之前，分析所有可能引發(fā)問題的電氣負載是很重要的。
事實上，由于交流驅動裝置所導致的諧波相關問題是非常少的，諧波問題主要表現在變壓器和驅動器饋線過熱，因為設計者沒考慮到另外的諧波電流，因此保險絲會過早地熔斷，斷路器也會因為同樣的原因而跳閘。
圖1：基本驅動器電流波形顯示失真大約110%
圖2：導線電抗器減少大約50%的電流失真，卻導致直流母線電壓衰減。
電源線上的諧波電流會引發(fā)電壓失真，進而使連接在這條電源線上的其它設備產生問題，如：燈光變得昏暗，連接在該電源線上的電動機過熱。
有一些設備，如直流驅動裝置或未經濾波的逆變器，除了會產生諧波外，還會產生導線陷波。這些電壓上的陷波可以輕易地引起設備中的其他部分工作異常。這就造成了這樣一種假象：那些實際上正常的部分引發(fā)了問題，而真正產生問題的部分卻似乎工作正常。
當設計一個新系統(tǒng)或者是增加功率系統(tǒng)中已有的可調速驅動裝置的數量時，設計者需要清楚設備的每一部分對系統(tǒng)究竟貢獻多少諧波，而這些諧波之間可能會有哪些影響。
符合工業(yè)標準
IEEE標準519-1992“電力系統(tǒng)中針對諧波控制的IEEE操作規(guī)程建議與要求”對減少由諧波導致的設備問題提供了一些指導方案。第10部分有兩張關鍵的表格，涵蓋了“個人用戶的操作規(guī)程建議”，同時這兩張表格也適用于大多數的工業(yè)應用。
第一個表格：“低電壓系統(tǒng)的分類和失真極限”。在工廠供電變壓器的副邊和功率表處，線形和非線性的負載將會一起使用，表一為這些情況下的電壓失真極限和導線陷波測量提供了指導性方案。
舉個例子，如果一個變壓器只對交流驅動器提供能源，，電壓失真允許最高達到10%而不會影響正常運行。如果線路上既有電動機又有直流驅動器，或者既有線性負載又有非線性負載，那么電壓失真應保持在5%以下。在醫(yī)院和飛機場，考慮到人身安全，最大電壓失真應控制在3%以內。
為了減少連接到配電系統(tǒng)上的其它負載發(fā)生異常的可能，標準也提供了對導線陷波的深度和區(qū)域的限制。
除了對電壓失真的限制，IEEE-519建議對電流失真也進行限制，正如表二“一般配電系統(tǒng)電流失真極限”所示。表中的值不是表示公共電網和終端儀器之間，而是公共電網和用戶之間的推薦電流失真值，這也正是IEEE519所定義的公共耦合點的位置。
這個標準也被打算作為公共電網和用戶的指導性方針，這些限制作為一種公平的方法，允許連接到公共電網上的每一個用戶的工廠都能得到相對失真較小的電壓。任何一個用戶都不允許引起過大的諧波電流，否則他將會使提供給其他用戶的電壓極大地失真。雖然IEEE519的數據并不意味著它是一個設備標準，然而很多顧問已經將其應用于由非線性負載或可調速驅動器（ASD）引起的電流失真上。這通常就意味著，用戶將會花費更多資金在IEEE519規(guī)定的濾波上。
抑制濾波方法評估
如果交流驅動器的線電流諧波需要減少的話，有幾種減緩諧波失真的方法是有效用的。這些方法不僅減少了諧波和電壓失真，而且也以不同的方式影響了電力和驅動系統(tǒng)的其他方面。以下是驅動系統(tǒng)設計者需要知道的。
■基本的交流驅動器—為了比較，可以把一個基本的交流驅動器看作一個三相二極管橋式整流器的基本交流驅動器、一個直流母線電容組濾波器，一個三相IGBT電橋反用換流器。它不包含直流扼流器和和交流電抗器。它的線電流圖形如圖，帶約110%的電流失真“基本的交流驅動器電流”圖所示。
圖3：對于150馬力以下的電動機，有源濾波器使電流失真降低
到大約8%。
圖4：具有最好的失真抑制效果的有源前置電路濾波器可以使失
真減小到5%。
■線路電抗器—
;最便捷最經濟的減少線路中的諧波方法是在每一個驅動器或在三驅動器組之前增加一個3%的線路電抗器，這將會把線路中的電流失真度減少50%，波形如圖“帶3%交流線路電抗器的線電流波形”圖所示。但線路電抗器也存在一個缺陷，就是在電動機負載增多和速度加快的時候會導致交流驅動器中的直流母線電壓有所衰減。
一個3%的線路電抗器會導致直流母線電壓在全速滿負載時衰減3%。這意味著當在全速滿負載情況下工作時，電動機無法得到到額定電壓，導致轉子下垂和電流增大，使得電動機工作時發(fā)出更多的熱量。如果在滿負荷狀態(tài)下你的速度不會超過全速的97%，或者你有高線電壓供電時，便不存在這個問題了。同樣，5%的線路電抗器會使直流母線電壓下降5%。
■直流扼流器—直流扼流器在驅動器中，在逆變器輸出端和直流母線電容器組之間，它將把電流失真度減到大約40%，而且在全速滿負載時也不會有電壓衰減。一些驅動器供應商提供直流扼流器做為他們驅動器的一個選項或是一個標準供貨內容，大多數大于5馬力的驅動器有一個內置式直流扼流器。
■無源諧波濾波器—在減少線路諧波電流方面選擇無源諧波濾波器是
很受歡迎的，而且在低于150馬力時使用是具有成本效益的。無源濾波器在電源逆變過程中成為了諧波電流的蓄存地點，一旦濾波器提供了電流，變壓器便不需要工作了，所以溫度過高和電壓失真的程度也就減少了，這些濾波器會把電流失真降低到8%，如圖“帶有無源諧波濾波器的基本交流驅動器線電流”所示。
當過程要求交流驅動器在額外的時間段工作于低速低負載的情況下時，無源諧波濾波器的最大的缺點就顯現出來了。在這種情況下，無源濾波器會引起變壓器產生超前功率因素電流，進而引起過熱。如果交流驅動器由一個后備的發(fā)電機供電工作，那么這也將成為一個問題。
為了幫助彌補這樣的缺陷，一些濾波器供應商提供了一個接觸器，一旦驅動器停止或在低速狀態(tài)下運行時，這個接觸器便會自動切斷濾波器中的電容組。在滿負荷狀態(tài)下，盡管濾波器中的功率因數接近于1，在對一個變壓器加10個或更多的帶有無源濾波器的驅動器之前，最好向供應商確認，這些濾波器之間不會產生電壓或電流共振現象。
■有源諧波濾波器—有源諧波濾波器對于單一驅動器來說是一個很棒的選擇，而且尤其是在幾個驅動器處于一個馬達控制中心的時候。濾波器提供所有驅動器所需要的諧波電流，可以根據驅動器的要求自行更改操作，一般可以把失真電流下降到5%，有源諧波濾波器在空載情況下不會引起超前功率因素。當驅動器停止，不需要諧波電流了，它會自動得把它的輸出變成零。有源諧波濾波器看來不存在技術或系統(tǒng)上的缺陷。
■多脈沖變壓器—變壓器用于相移已經有幾十年了，十八脈沖變壓器和逆變器的使用很受用戶歡迎，因為它們能很輕松的達到把電流失真降低到5%。
多相變壓器作為自耦變壓器和隔離類型很容易被擊穿，自耦變壓器比隔離變壓器便宜而且體積也小得多，因為他們對空間的需要較少。12脈沖變壓器最近已經不流行了，因為它只能將電流失真百分比降低降低至9～15%。24脈沖系統(tǒng)和脈沖數目更多的系統(tǒng)也可以購買得到，因為它們對失真的改良程度（達到4.5%）并不值它所需要的額外支出。
從正面來說，在空載情況下是不會產生超前功率因素的，而且在驅動器的整個速度和負載區(qū)間內直流母線電壓都處在正常水平。在150馬力以上的應用場合這種選擇是很劃算的。
數據來自于標準IEEE519，顯示各種實際應用中的失真極限，陷波深度極限，陷波面積極限
數據來自IEE519 的數據，顯示在PCC 中基于最大要求負載電流的各種Isc/IL 源的電流失真極限 ■諧波抑制變壓器—HMT引入特定的相移設在0°，15°，30°和45°，如果多臺驅動器可以被分成2或4個組，且每個組的總驅動功率大致一致，那么對這種配置諧波抑制變壓器就能發(fā)揮用處了。通過使用兩組驅動器，一組工作在在0°相移，另一個工作在30°相移，這樣它便去除了大部分的5次和7次諧波，如同一個12脈沖系統(tǒng)。在15°和45°相移變壓器上這種結論也是成立的。四組驅動器把每一組放到四個相移的每一個相移上，會去除大部分的5次、7次、11次和13次諧波，如同一個18脈沖系統(tǒng)。如果驅動器中的有些已經停止工作，去除的諧波也就少了。在所有驅動器都滿載時就是電壓失真最嚴重的狀況。
■有源前置電路—AFE用戶通常將它們作為驅動器的完整部分進行購買而不是作為更新改進，即使對于在公共直流母線上運行的幾臺驅動器它們可作為獨立的模塊進行使用。
一個AFE由一個三相IGBT橋式整流器組成，和一個帶有10%導線電抗器的交流驅動器的反相器部分類似。在電動和再發(fā)電運行期間，它就如同一個可以控制直流母線電壓的升壓變壓器。如果IGBT在3kHz的載波頻率下進行調制，此時的諧波就等價于50脈沖系統(tǒng)中的諧波。如圖“有源前置電路的線電流”所示，AFE可以使電流失真降到5%。然而，需要一個小型陷波濾波器來最小化在調制過程中產生的陷波。如果沒有這個陷波濾波器，這些線型陷波就會引起連接到與AFE連接的同一臺變壓器上的其它設備出現操作問題。
驅動系統(tǒng)設計者需要明確每一種諧波抑制方法是怎樣影響電力和驅動系統(tǒng)的。不是只有Ithd（輸入電流總諧波失真）會受到影響。對于工廠，應該關注電壓失真和線型陷波在某個范圍之內，以防止其它設備發(fā)生問題。對于公共電網的接口，應該關注限制電流失真在推薦值之下，以防止電網和其他用戶發(fā)生問題。這是IEEE 519的目的，也是系統(tǒng)設計者的目的。
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