高压变频器谐波治理与电能质量改善技术

高压变频器谐波治理与电能质量改善技术

高压变频器因功率通常较大，其谐波问题对供电系统和负载电机的影响远大于低压变频器。谐波治理是高压变频器设计选型中的关键考量。

输入侧谐波主要由整流电路产生。传统电流源型变频器采用可控硅移相整流，输入电流谐波较大，容量大时需考虑对电网的污染和对通信电子设备的干扰。相比之下，单元串联多电平变频器通过移相变压器构成24脉冲、30脉冲乃至48脉冲的多重化整流，网侧电流波形接近正弦波。50Hz运行时，网侧电流谐波可<2%，功率因数>96%。

输出侧谐波影响电机运行。谐波电流会造成电机过热、产生过大噪声、影响绝缘寿命，电机需“降额”使用。单元串联多电平结构通过多个功率单元输出PWM波形的叠加重组，可获得正弦度极好的阶梯波，dv/dt小，对电机绝缘无损害，无需输出滤波器。

国家标准要求：高压变频器输入谐波畸变须控制在IEEE 519-1992和GB/T 14549-93规定的范围内，不应影响厂用电系统中其他负载的正常工作。

对于高-低-高方案，需特别重视变频器至升压变压器之间的正弦波滤波器配置，否则变压器会因谐波或dv/dt过大而发热甚至破坏绕组绝缘，该滤波器成本约为低压变频器的1/3至1/2。