变频技术

抑制变频器对外界的辐射干扰

变频器本身对外界的辐射干扰可通过以下措施减轻：（1）为降低辐射干扰，在输出与输入动力线上加装 FIL1 与 FIL2 磁环（如图5-19）。磁环属共模抑制电抗器（或零序电抗器），它对被穿过磁芯的几根导线上出现的瞬时相位与幅值不能抵消的干扰有抑制作用，而对瞬时相加电磁场可完全抵消的干扰则不能抑制（即对三相正弦波电流不起作用）。就辐射干扰而言共模干扰占大多数，所以磁环对辐射干扰抑制有效。（2）变频器输入、输出动力电缆布局要防止对周边设备控制电缆电磁场耦合，即防止这些动力电缆与某条控制电缆平行捆扎在一…

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FX2N 系列 PLC 输入电抗器容量的选择

通常输入电抗器容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定。一般选择压降为电源侧相电压的 2%～4%，也可按表5-11 所示数据进行选取。表5-11 网侧输入电抗器降输入电抗器电感量 L 的计算公式如式(5-12)：　　(5-12)式中 UV 为交流输入相电压有效值（V）、△UL 为电抗器额定电压降（V）、In 为电抗器额定电流（A）、f 为电网频率（Hz）。此外也可由下面公式计算：　　(5-13)式中 U 为额定电压（V）、I 为额定电流（A）、f 为最大频率（Hz）。输入电抗器压降不宜取得过大…

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低压变频器对高频骚扰的要求

所谓高频骚扰指频率 f≥9 kHz 范围内的骚扰，例如辐射干扰。判断高频骚扰抗干扰性将分别对两类环境分开列出，如表5-3、表5-4 所示。表5-3 第一类环境最低的抗干扰性要求表5-4 第二类环境的最低抗干扰性要求注：CD 为接触放电、AD 为空气放电。对比表5-3 与表5-4，第二类环境的电气传动系统为最低抗干扰性要求，与公共环境相比增加了对信号接口的要求，因工业环境更恶劣。

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变频器输入电抗器额定电流的计算

单相变频器配置的输入电抗器额定电流 IL：IL=IN　　(5-14)，式中 IN 为变频器额定电流。三相变频器配置的输入电抗器额定电流：IL=IN×0.82　　(5-15)。通用变频器输入交流电压经整流后都经过电容滤波，电容器的使用使输入电流呈尖峰脉冲状，当电网阻抗小时这种尖峰脉冲电流极大（见图5-25）、会造成很大谐波干扰、并使变频器整流桥与电容器容易损坏。图5-25 中 Iu1 为电网阻抗小时的电流、Iu2 为电网阻抗大时的电流。一般来说，电压源逆变器电源侧交流电抗器电感量采用 3% 阻抗即…

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变频器谐波的产生机理

变频器主电路一般为交-直-交拓扑结构：外部输入 380 V/50 Hz 工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压、经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可调交流电压。整流回路中输入电流波形为不规则矩形波、按傅立叶级数分解为基波与各次谐波，输入电流 5 次谐波可达 20%、7 次谐波可达 12%，较高输入谐波将对供电系统产生干扰。逆变器输出回路中输出电流信号是受 PWM 载波信号调制的脉冲波形：GTR 大功率逆变元件 PWM 载波频率 2～3 kHz、IGBT 大功率逆变元件 PWM 最高载…

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谐波电流与线路阻抗的关系

网侧总线路阻抗越大、输入电流越平滑、谐波电流越小，故常用直流或交流电抗器增加线路阻抗、改善输入电流波形。加入电抗器后输入电流尖峰变小、二极管导通时间变长、可降低变频器网侧电流谐波含量。直流电抗器与交流电抗器都可用于抑制谐波、但各有特点，以三菱变频器电抗器附件 FR-BEL（直流）与 FR-BAL（交流）为例说明两者异同、使用结果如表5-5 所示。表5-5 交流电抗器和直流电抗器使用效果比较

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网侧电流波形与直流侧电压的关系

变频器负载变化时会影响直流侧电压。只有在整流电压大于主电容两端电压（Ed）时整流器才会有输入电流，因此直流电压大小会决定二极管整流器导电角度。表5-6 给出变频器输入电流波形与直流电压之间关系。表5-6 变频器输入波形和直流电压之间的关系表5-6 中波形系数与峰值系数表征输入电流畸变程度。由于输入电压与电流基波相位基本相同、忽略三相不平衡影响，可得 cosφ≈IL1/IL　　(5-1)，即功率因数 cosφ 约等于基波电流与总电流之比，因此表5-6 也可反映直流侧电压与功率因数间关系。

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有关谐波的国际及国家标准

相关标准如下：国际标准：IEC61000-2-2 标准适用于公用电网、规定电网公共接入点各次谐波电压含有的 THDv 约为 8%；IEC61000-2-4 标准适用于厂级电网、分三类：第一类针对谐波敏感场合（如计算机、实验室）THDv 为 5%，第二类针对电网公共接入点和一部分厂内接入点 THDv 为 8%，第三类主要针对厂内接入点 THDv 为 10%。这两个标准规定了不给电网造成损害所允许的谐波程度、即最大允许电压畸变率 THDv；同时还规定电器设备允许产生谐波电流幅值，IEC61000-2…

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国家对电网波动等级的规定

表5-9 列出国家标准对电网波动等级的规定。当供电电压超过 C 级规定时通常称为过压或欠压，失压又称瞬时断电。产生瞬时断电最常见原因是用电设备突然短路而其熔断器还没熔断的瞬间；另外开关或刀闸触点接触不良或颤抖等也会产生瞬间断电。瞬间断电所允许时间国内尚无标准，表5-10 列出日本《变频器用计算机环境标准》中规定的瞬间断电级别。表5-9 国标电压波动等级表当过压或欠压超过变频调速系统电源工作范围时，会使电源失常或损坏、直接威胁变频调速系统安全；瞬时过压或欠压形成的涌流即使不超过工作范围、也会造成很…

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变频器谐波干扰的抑制对策

对变频器谐波干扰采取的抑制对策如下：（1）增加变频器供电电源内阻抗。电源设备内阻抗可起缓冲变频器直流滤波电容无功功率作用，电源内阻抗就是变压器短路阻抗。电源容量相对变频器容量越小、内阻抗相对越大、谐波含量越小；电源容量越大、内阻抗相对越小、谐波含量越大。对三菱 FR-F540 系列变频器、电源内阻为 4% 时可起很好谐波抑制作用，故选择供电电源变压器时最好选短路阻抗大的变压器。因非线性负载引起畸变电流在电缆阻抗上产生畸变电压降、合成畸变电压波形加到同一线路其他负载、引起谐波电流流过，减少危害也可…

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