高壓變頻器對電網與電動機的影響
1、對電網的影響
出于高壓變頻器容量一般較大,占整個電網比例較為顯著考慮,所以高壓變頻器對電網的諧波污染已不容忽視。解決諧波污染有兩種方法:一是采取消波濾波器,對高壓變頻器產生的諧波進行治理,以達到供電部門的要求;二是采用諧波電流較小的變頻器,變頻器本身基本不對電網造成諧波污染,即采用所謂的“綠色”電力電子產品,從本質上解決諧波污染問題。
一般電流源型變頻器用的6脈波晶閘管電流源型整流電路,其總的諧波電流失真約為30%,遠高于IEEE519 1992標準所規定的電流失真小于5%的要求,所以必須設置輸入諧波濾波器。對12脈波晶閘管整流電路,其總諧波電流失真約為10%,仍需安裝諧波濾波裝置。大多數PWM電壓源型變頻器都采用二極管整流電路,如果整流電路也采用PWM控制,則可以做到輸入電流基本為正弦波,諧波電流很低。單元串聯多電平變頻器采用多重化結構,輸入脈波數很高。總的諧波電流失真可低于10%,不加任何濾波器就可滿足電網無諧波失真的要求。
高壓變頻器的另一項綜合性能指標是輸入功率因數,普通電流源型變頻器的輸入功率因數較低,且會隨著轉速的下降而線性下降,因此需要設置功率因數補償裝置。二極管整流電路在整個運行范圍內都有較高的功率因數,一般不必設置功率因數補償裝置。采用全控型電力電子器件構成的PWM型整流電路,其功率因數可調,可以做到接近1。單元串聯多電平PWM變頻器功率因數較高,實際功率因數在整個調速范圍內可達到0.95以上。
從以上兩項指標來看,全控型電力電子器件的PWM型整流電路和單元串聯多電平PWM(高-低結構)變頻器均屬“綠色”電力電子產品。
2、對電動機的影響
高壓變頻器輸出諧波會在電動機中引起諧波發熱(鐵心)和轉矩脈動,且輸出du/dt、共模電壓與噪聲等也會對電動機有負面影響。電流源型變頻器由于輸出諧波和共模電壓較大,電動機需降額使用和加強絕緣,且存在轉矩脈動問題,使其應用受到限制。三電平電壓源型變頻器存在輸出諧波和du/dt等問題,一般要設置輸出濾波器,否則必須使用專用電動機。對風機和水泵等一般不要求四象限運行的設備,單元串聯多電平PWM電壓源型變頻器在輸出諧波、du/dt等方面有明顯的優勢,對電動機沒有特殊的要求,具有較廣闊的應用前景。

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