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作為動(dòng)力設(shè)備的異步電機(jī)在電力和化工行業(yè)中都是。但作為高能耗設(shè)備，異步電機(jī)的輸出功率無(wú)法與負(fù)荷成正比變化，在大多數(shù)情況下只能通過(guò)擋板或閥門的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但電機(jī)的耗能是無(wú)法調(diào)節(jié)的，造成很大的能量損失。近年來(lái)，隨著變頻器（Variable-frequency Drive，以下簡(jiǎn)稱VFD）生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及應(yīng)用范圍的日益開(kāi)闊，VFD已成為了各大企業(yè)對(duì)電機(jī)電源技術(shù)改造的重要手段之一。
變頻調(diào)速原理。
n=60f(1-s)/p(1)
其中n是異步電動(dòng)機(jī)的速度；
F——異步電動(dòng)機(jī)的頻率；
S——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；
P——電機(jī)的極對(duì)數(shù)。
從公式(1)可以看出，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只有改變頻率f才能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0 ~ 50 Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍很寬。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)電源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
VFD主要采用交流-DC-交流模式。首先通過(guò)整流器將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成DC電源，然后將DC電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可控的交流電源供給電機(jī)。VFD的電路一般由整流器、中間DC環(huán)節(jié)、逆變器和控制四部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，輸出為PWM波形。中間的DC環(huán)節(jié)是濾波、DC儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功。VFD使用中的突出問(wèn)題是諧波干擾。當(dāng)VFD工作時(shí)，輸出電流的諧波電流會(huì)對(duì)電源造成干擾。盡管所有VFD制造商都采取了措施來(lái)控制VFD的諧波，基本滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但諧波仍然是選擇和使用VFD時(shí)最重要的問(wèn)題。
VFD的輸出電壓包含基波以外的其他諧波。低次諧波通常對(duì)電機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，而高次諧波會(huì)增加VFD輸出電纜的漏電流，使電機(jī)輸出不足，因此必須抑制VFD輸出的高次和低次諧波。
由于VFD的整流部分采用二極管不可控橋式整流電路，中間濾波部分采用大電容作為濾波器，整流器的輸入電流實(shí)際上是電容的充電電流，呈現(xiàn)出大諧波成分的陡脈沖波。
諧波消除主要采用以下對(duì)策:
a、增加VFD電源的內(nèi)部阻抗。通常，電源設(shè)備的內(nèi)部阻抗可以緩沖VFD DC濾波電容的無(wú)功功率。該內(nèi)部阻抗是變壓器的短路阻抗。當(dāng)電源容量相對(duì)小于VFD時(shí)，內(nèi)部阻抗值相對(duì)較大，諧波含量較小。相對(duì)于VFD，電源容量越大，內(nèi)部阻抗值越小，諧波含量越大。因此，在選擇VFD電源變壓器時(shí)，最好選擇短路阻抗大的變壓器。
b、安裝電抗器安裝電抗器實(shí)際上從外部增加了VFD電源的內(nèi)部阻抗。諧波電流可以通過(guò)在VFD一側(cè)或VFD或兩兩側(cè)的交流側(cè)安裝電抗器來(lái)抑制。
c、變壓器多相運(yùn)行時(shí)，VFD的整流部分通常為6脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波比較大。變壓器多相運(yùn)行的應(yīng)用，如使兩個(gè)由相差30°的Y-△和△-△組成的變壓器構(gòu)成12脈波整流器，可以降低諧波電流，起到抑制諧波的作用。
d、調(diào)整VFD的載波比，提高VFD的載波比，可以有效抑制低次諧波。
e、濾波器濾波器的應(yīng)用可以檢測(cè)變頻器諧波電流的幅值和相位，產(chǎn)生與諧波電流同幅反相的電流，從而有效吸收和消除諧波電流。
