變頻器的諧波治理與無功補償
隨著變頻器的廣泛應用,變頻器供電係統的諧波治理與無功功率補償的意義逐漸被人們所認識。變頻器供電電源按傅立葉級數可以分解為基波有功電流,基波無功電流,諧波和間諧波電流。
基波無功電流占用電網容量;導致網壓波動;在供配電設施產生熱損耗;降低了供配電設施運行可靠性。諧波和間諧波的集膚效應使輸電線等效截麵積變小,線路損耗增加;鐵芯中附加高頻渦流損耗;諧波和間諧波電流導致網壓波形畸變和輻射乾擾,引起同一電網下其它負載出力減小,損耗增加,甚至誤動作。
變頻器用量較大的車間,用電容器直接進行無功力率補償雖然可以大副度降低基波無功電流,但是必然出現諧波放大現象。這時,供電電流和電容器電流中諧波和間諧波電流大副度增加,電容器由於超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波電流大副度增加,諧波治理與無功功率補償必須同時進行。
從基波無功電流,諧波和間諧波電流的危害上可看出:采用就地諧波治理與無功功率補償可以獲得*大的效益。根據上海坤友電氣有限公司的經驗,采用就地諧波治理與無功功率補嘗,一年或一年半時間即可從節能中回收全部投資。
根據變頻器分類,變頻器供電係統的就地諧波治理與無功功率補償裝置分為:含各次濾波器的KYYLB動態無功補償裝置、6%電抗的KYYLB動態無功補償裝置是固定投入各次濾波器KYYLB有源電力濾波器。
2.1交-直-交電流型變頻器
電網通過可控矽三相全控橋給變頻器供電,功率因數角約等於控製角A。供電電流包含6±1次諧波(K=1、2、3…),並且在直流電流無脈動的理想情況下,N次諧波電流含量是基波電流的1/N。實際上,直流電流脈動導致五次諧波和七次諧波含量增加,大於七次諧波的高次諧波含量減少。
就地實現諧波治理和無功功率補嘗是安裝含各次濾波器的KYYLB動態無功補償裝置。KYYLB動態無功補償裝置中計算機根據基波無功功率投入一定數量的五次、七次、十一次和十三次濾波器。濾波器對基波呈容性,補償基波無功功率;濾波器對諧波呈現很小的電感,濾除各次諧波無功功率。
2.2交-交變頻器
電網通過可控矽三相可逆整流橋給變頻器供電,功率因數很低。從電電流不僅包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),還在諧波附近出現間隔為變頻器輸出頻率的間諧波。用五次、七次、十一次和十三次濾波器可以濾除諧波,但是濾波器器對一些間諧波呈容性,必然產生間諧波放大現象。
就地實現諧波、間諧波治理和無功功率補償是安裝6%電抗的KYYLB動態無功補償裝置。特點是對五次和五次以上諧波和間諧波都呈感性,冇有諧波放大現象。對五次、七次諧波和五次、七次諧波附近的間諧也有一定的濾波效果。
2.3交-直-交電壓型變頻器
電網通過三相二極管整流橋給變頻器供電,功率因數大於0.97。由於二極管整流橋僅在網壓峰頂開通,對電容器充電,電流波形是導通角較窄的尖鋒。供電電流包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),諧波含量隨進線電抗和直流濾波電抗的電感量增加而減少。一般來說,加電抗器後五次諧波、七次諧波十一次諧波和十三次諧波仍然占40%、35%、25%和20%。
對供電變壓器還有其它感性負載的場合,可以安裝含各次濾波器的KYYLB動態無功補償裝置,對幾乎全是交-直-交電壓型變頻器的車間由於不需要補償基波無功功率需要濾除諧波無功功率,應安裝固定投入各次濾波器的裝置。為了防止輕載過補償對電網電壓的提升,該濾波器應該具有提供的基波容性抗器應在設計時考慮諧波發熱和過壓問題。