安科瑞 王長幸

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：文章針對變頻器這一典型諧波源設備，從變頻器的工作原理入手，分析了變頻器產生諧波的原因及危害，并對某汽車配件公司的電能質量問題進行測量并提出治理方案，以減少諧波對電網負載的影響，提高供電質量。

1、諧波的產生及危害

隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器在工業調速傳動、電力電子系統等領域中的應用日益廣泛，變頻器產生的高次諧波對公用電網的危害也日益嚴重。

變頻器是把工頻（50Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現對電機進行調速運行的設備。由于其整流逆變電路的開關特性，對電網形成了一個典型的非線性負載，當電流流經負載時，與所加的電壓不成線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波。

諧波的危害主要包括：①增加輸電、供電和用電設備的額外附加損耗，使設備的溫度過高甚至發生火災，降低利用率；②與補償電容器發生并聯諧振或串聯諧振，放大諧波電流，引起嚴重事故；③影響用電設備正常工作，使變壓器局部嚴重過熱和噪聲，使絕緣老化，壽命縮短以至損壞等；④對鄰近的通訊系統工作產生干擾；⑤影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性。

2、諧波的治理措施

針對某汽車配件這一典型的使用變頻器較多的行業，在改善電能質量方面通常采用的方法是在變壓器出線側加裝諧波濾除裝置進行集中治理。有源電力濾波器通過并聯的方式連接到系統，再通過CT實時采集系統諧波電流，控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量和角度，產生諧波指令電流，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等、方向相反的補償電流分量，注入到電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。圖1 為安科瑞有源電力濾波器原理圖。

圖1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

并聯型有源濾波器特性不受系統阻抗影響，不會與電網發生諧振，并具有高度可控性和快速跟蹤性，可以適應多臺變頻器不同步運行的復雜工況；可以同時補償各次諧波電流，保障了良好的濾波效果；可以在濾除諧波的同時兼補無功，也可以對系統中所有負載進行集中治理，性價比比較高。

3、并聯型有源濾波器的應用

3.1  項目背景

汽車配件行業有一類為對汽車零部件進行冷鍛、溫鍛、熱鍛及精機加工，主要負載為變頻器等非線性負載，在使用過程中會產生大量以5次、7次為主的諧波并注入系統中，如果不進行諧波治理，會對電網造成嚴重的污染，也會影響其他設備的正常工作，比如當負載突然變化時，配電柜中框架斷路器會產生很大噪音；諧波嚴重時會導致母排成套設備損壞，影響配電系統的正常運行。

3.2  解決方案

變壓器出線側裝有1臺ANAPF，采用集中治理方案，自動跟蹤補償負載產生的諧波電流，保障配電系統**可靠運行。圖2/3分別為變壓器下的負載正常工作時有源電力濾波器運行前后的各次諧波數據圖，表一為運行前后的電網電能參數對比數據。

圖2 治理前數據

圖3 治理后數據

表一 ANAPF200-380/BGL運行前后效果對比

變壓器諧波情況由表一可以看出，諧波以5次、7次為主，分別為47A、49A，在有源濾波裝置投入運行后電網側5、7、11次諧波減小為5A、8A、3A，各次諧波電流???顯降低，提高了供電系統的穩定性，收到了良好的運行效果。

4、安科瑞有源電力濾波器介紹

4.1  主要技術參數

4.2  產品特點

● DSP+FPGA全數字控制方式，具有極快的響應時間，先進的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩定；

● 一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或指定特定次諧波進行補償；

● 具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

● 模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容，可滿足不同工況的需求；

● 采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

● 輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

● 多機并聯，達到較高的電流輸出等級；

● 擁有自主技術。

5、結論

并聯有源濾波裝置針對變頻器類諧波源的治理效果具體體現為消除諧波電流、降低電氣故障率、提高設備的使用壽命和性能等。本文在介紹變頻器這一典型諧波源的產生原理及危害的基礎上，分析某汽車配件應用案例，并對比分析了ANAPF低壓有源濾波器投入運行前后的數據，可以看出在使用過后各次諧波得到了明顯的下降，滿足行業需求，提升電能質量，改善用電環境，為電力系統保駕護航。

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