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一般無源濾波器能否用于變頻器的諧波治理?

一般的無源諧波濾波器采用LC陷波電路,并聯(lián)在線路上,為諧波電流提供一個低阻抗通路,如圖1所示。





這種原理的濾波不能用于變頻器的電源輸入端,主要是存在以下幾個方面的問題:


第一:濾波效果不確定:


這種濾波器與變頻器組合起來時,并不能保證傳動系統(tǒng)的諧波電流發(fā)射滿足特定的要求,因為濾波器的實際效果與電網(wǎng)的阻抗有很大關(guān)系;


用如圖2所示的電路來分析濾波器的效果。圖中,ZS表示變壓器的阻抗,ZL表示線路的阻抗,(ZS+ZL)代表了電網(wǎng)的阻抗。利用并聯(lián)電路分析的方法可知,流過濾波器的諧波電流越大,意味著流入電網(wǎng)的諧波電流越小,也就是濾波器的效果越好。


而流入濾波器的諧波電流的大小取決于電網(wǎng)阻抗與濾波器的阻抗ZF的比值,這個比值越大,濾波器的濾波效果越好。


當(dāng)濾波器的阻抗ZF一定時,線路的阻抗Z0越大,濾波效果越好。如果線路的阻抗一定,則濾波器的阻抗ZF越小,濾波效果越好。





因此,陷波型濾波器的效果與電網(wǎng)的阻抗密切相關(guān)。圖3是不同電網(wǎng)阻抗下的濾波器效果。



(a)電網(wǎng)阻抗為0.25% (b)電網(wǎng)阻抗為5%


圖3 不同電網(wǎng)阻抗對陷波器濾波效果的影響


第二:吸收上游諧波電流:


陷波型濾波器對于特定的諧波電流提供了一個低阻抗的通路,因此,不僅變頻器產(chǎn)生的諧波電流能夠被旁路,來自上游的諧波電流也會被旁路,這就容易造成濾波器過載,甚至損壞。


第三:發(fā)出過大容性無功:


陷波型濾波器由于采用較大的電容,因此會發(fā)出較大的容性無功。這對于傳統(tǒng)的工業(yè)電網(wǎng)是好事,因為可以在濾波的同時,補(bǔ)償無功功率。但是,變頻器本身并不需要容性無功,濾波器發(fā)出過大的容性無功,會使傳動系統(tǒng)成為一個電容性的負(fù)載,對電網(wǎng)造成不良的影響。


第四:可能與系統(tǒng)發(fā)生諧振:


陷波電路在調(diào)諧頻率以外的頻率呈現(xiàn)電容性或電感性,極有可能與系統(tǒng)的電容或電感發(fā)生諧振,造成系統(tǒng)不穩(wěn)定,嚴(yán)重時,甚至?xí)p壞系統(tǒng)。


因此,用于變頻器的諧波濾波器必須專門設(shè)計,避免上述的各種缺陷。近年來,隨著變頻器的廣泛應(yīng)用,以及變頻器產(chǎn)生的諧波造成的問題日益嚴(yán)重,人們對變頻器產(chǎn)生諧波的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究,并開發(fā)出了適宜的濾波器。


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