防止变频器接入不同电源网络电磁干扰的对策

    1)配电变压器容量非常大的对策  当变频器使用在配电变压器容量大于500kVA，且变压器容量大于变频器容量10倍以上时，要像图11-4那样在变频频器输入侧加装交流电抗器，其交流电抗器的大小示于表11-1。如果变压器与变频器之间的连接阻抗大于表11-1中所示之值，可不装交流电抗器，其选用情形如图11-8所示。

    图11-8    配电变压器容量及变频器容量与选用交流电抗器的关系

    表11-1    交流电抗器数据

   2)电源三相电压不平衡的对策  当配电变压器输出电压三相不平衡，且其不平衡率大于3%时，变频器输入电流的峰值就很大（见图11-6），则会造成连接变频器的电线过热，或变频器过电压或过电流，或损坏二极管及电解电容，此时，需按表11-1加装交流电抗器。特别是变压器是V形联结则更为严重，除在变频器交流侧加装电抗器外，还需在直流侧加装直流电抗器（见图11-4），其直流电抗器的数据见表11-2。

    表11-2    直流电抗器数据

   3)配电变压器接有功率因数补偿电容的对策  当配电网络有功率因数补偿电容或晶闸管整流装置（见图11-7a）时，此时变频器输入电流峰值变大，加重了变频器中整流二极管负担（见图11-7b）若在变频器交流侧连接有表11-1中的交流电抗器，则其等效电路如图11-9所示。变频器产生的谐波电流输入给补偿电容及配电系统，当配电系统的电感与补偿电容发生谐振呈现最小阻抗时，其补偿电容和配电系统将呈现最大电流。使变频器及补偿电容都会受损伤。为了防止谐振现像发生，在补偿电容器前串接表11-1中的6%电抗值。就可以使5次以上谐波的电流成为感性，避免谐振现象的生产。

    图11-9    配电系统有功率因数补偿电容的等效电路

    同时需要指出，变频器的输入侧接有电动机时，此时不要为了补偿电动机功率因数而接入补偿电容，因变频器的逆变部分处于高速开关状态，瞬态输出电压有急剧的变化，会给电容很大的电流，使变频器和电容器都将受到损害。

   4)电压畸变率  在变频器回路中接人交直流电抗器是防止电网电磁干扰的对策。那么，怎样来评价交流电抗器呢？通常以配电网络低压母线电压的畸变率来评价，可以图11-10的模型进行分析。假定工厂内母线的负载阻抗为无限大，变压器与无限大母线连接，工厂内母线中无其他谐波源，其畸变率模型等效电路如图11-11所示，则工厂内低压母线畸变率(%)为

   (11-1)

式中  Qs-变压器容量(kVA)；

   Qv-变频器容量(kVA)；

   Z-变压器阻抗（Qs基准）(%)；

   N-谐波次数；

   Kn-n次谐波电流含有率。

    图11-10    电源电压畸变率模型

    图11-11    电源畸变率等效电路

    图11-12示出交流电抗器抑制二极管反向恢复电流的影响。图11-13示出使用交流电抗器后各次谐波电流变化情况，横坐标为交流电抗器相对电源电抗的倍数，纵坐标为各次谐波电流占额定电流的%，图中I1为基波电流（电动机驱动的有功电流），与电抗器的变化关系不大，而其他高次谐波电流I5~I19随交流电抗器的变化是比较大的。

    图11-12    交流电抗器控制整流二极管反向恢复电流的影响

    图11-13    交流电抗器对谐波的影响