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在變頻器的輸入端可不可以安裝有源濾波器

  在變頻器的輸入端可不可以安裝有源濾波器?變頻器的諧波電流已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注,與此對應(yīng),變頻器的諧波治理技術(shù)也越來越被關(guān)注。要是變頻器的諧波電流達(dá)到某個(gè)特定的指標(biāo),例如,THID<8%,一般只能采用專門的諧波濾波器,電抗器達(dá)不到這么嚴(yán)格的要求。

  變頻器電源線輸入端安裝的諧波濾波器一般有兩種,一種是有源濾波器,另一種是無源濾波器。從電磁兼容的角度看,盡量避免在變頻器的電源線輸入端安裝有源濾波器。因?yàn)?,有源濾波器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾,這些干擾會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)上充滿高頻噪聲,表現(xiàn)為毛刺,也會(huì)通過空間產(chǎn)生電磁輻射,對鄰近的其它電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。下面解釋有源濾波器帶來的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)。

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  有源濾波器的工作原理與變頻器很類似,只不過有源濾波器的逆變器產(chǎn)生的諧波電流,而變頻器的逆變器產(chǎn)生的是正弦波電流。因此,只要了解了變頻器產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理,就容易了解有源濾波器產(chǎn)生電磁干擾的機(jī)理。

  眾所周知,變頻器最強(qiáng)的電磁干擾源之一。變頻器之所以產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾,是因?yàn)樗敵鯬WM電壓,也就是高頻脈沖電壓,這種高頻電壓會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。這種干擾通過途徑對其他電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾,變頻器產(chǎn)生的幾種干擾總結(jié)如圖所示。

  1) 輸入電源線的諧波電流發(fā)射:由整流電路產(chǎn)生;

  2) 輸入電源線的射頻電流發(fā)射:由逆變器泄漏到輸入回路的高頻成分;

  3) 輸入電源線的電磁輻射:電源線上有射頻電流時(shí),必然產(chǎn)生電磁輻射;

  4) 輸出電纜的電磁輻射:輸出電纜上的電壓波形為PWM電壓波形,這種脈沖電壓必然產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射。

  有源濾波器是直接向電網(wǎng)上用PWM電壓波的形式注入諧波電流,因此它產(chǎn)生圖中的2項(xiàng)、3項(xiàng)、4項(xiàng)。需要注意的是,有源濾波器產(chǎn)生的第2項(xiàng)(射頻電流發(fā)射)更加強(qiáng)烈。因?yàn)?,在變頻器的場合,射頻電流僅僅是從逆變器泄漏到輸入端,而有源濾波器是直接注入。

  有源濾波器產(chǎn)生的干擾分布在載波頻率(也就是PWM電壓波形的脈沖重復(fù)頻率)及其各高次諧波上。一般的有源濾波器,載波頻率為10kHz,因此干擾主要產(chǎn)生在10kHz以上的各個(gè)頻率。

  我們知道,變頻器都是要滿足一定電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求的,也就是要限制電磁干擾的發(fā)射。那么,安裝了有源濾波器后,變頻器的電磁干擾發(fā)射必然超標(biāo),導(dǎo)致變頻器工作時(shí)產(chǎn)生電磁干擾。例如,某港口的龍門吊工作時(shí),由于變頻器的干擾,現(xiàn)場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)受到干擾,圖像質(zhì)量很差。本來認(rèn)為是諧波電流導(dǎo)致的,在變頻器的電源線輸入端安裝了有源濾波器,結(jié)果干擾的情況更加嚴(yán)重。