通常来讲，变频器谐波对容量相对较大的系统影响不很明显；而对容量小的系统，变频器谐波产生的干扰就不可忽视。

变频器谐波污染对电力系统的危害是严重的，主要表现在以下几个方面：

变频器电流谐波将会使变压器的铜损增加。变频器电压谐波将增加铁损，使其温度上升，影响绝缘能力，并造成容量裕度减小。同时变频器谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振。

变频器输出谐波对电动机的影响有：电机附加发热使电机额外升温；产生机械震动、噪音及过电流。变频器谐波会使电力电容发生过载、过热甚至损坏电容器。当电容器与线路阻抗达到共振时会发生振动、短路、过电流及产生噪声。变频器谐波电流会使开关设备在启动瞬间产生很高的电流变化率，破坏绝缘。

变频器谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，使仪器仪表出现误差。

变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器已经广泛应用在各种工业和民用场合，如钢铁、起重、食品饮料、楼宇等。随着功率越来越大的变频器大量使用，变频器产生的谐波电流，也不断地干扰着其他设备的正常运转，威胁到生产安全。低谐波变频器拥有卓越的谐波特性，电流谐波可以控制在5%以下，适合各种谐波严苛的应用场。

随着变频器应用越来越多，大家对变频器引起谐波问题越来越重视，低谐波变频器在很多应用场合崭露头角，为设备提供精确控制和节约能源的同时，也提供一个良好干净的用电环境。

低谐波变频器船舶

大型船舶上安装较大功率的变频器，而且由于供电容量限制，谐波对系统危害严重。低谐波变频器能够适用这种应用场合的要求，特别是有些产品，如丹佛斯公司的低谐波变频器LHD拥有各类船级认证，适用於此类场合。

低谐波变频器医院

总所周知，医院里安装了各种重要的敏感设备，任何少量的扰动将给病人带来不可预期的危险。在此环境下，对变频器的谐波要求极为严苛，低谐波变频器满足该场合的应用要求。

低谐波变频器污水处理

大型污水处理厂配置大量的大功率变频器，有时谐波会对设备造成重大影响。

低谐波变频器半导体工业

半导体工业对电力系统的谐波要求极为严苛，对大功率变频器要求谐波很低，低谐波变频器尤其适用于此场合。

低谐波变频器机场

机场拥有各种敏感控制设备，对谐波要求很高。很多机场配置低谐波变频器。

有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

低谐波变频器，是有源滤波器与标准变频器合二为一，其基本原理如下图所示：

前端有一个LCL滤波器，用于消除较高次的谐波，即25-50倍基波的高次谐波；而25倍以下的中低次谐波由有源滤波器治理。

有源滤波器与变频器并联，这种结构下，兼顾了变频器运行和谐波治理的目的，如果有源滤波器发生故障也不会影响变频器的正常工作，只是谐波治理能力下降，系统具有很高的鲁棒性。

按控制模式分，有源滤波器的分为电压控制式和直接控制式。

低谐波变频器电压控制式

电压控制式，即PWM控制式，基本原理如下图2所示：

电流控制器通过对比计算电流，通过输出补偿电压，经过PWM调制，控制IGBT输出谐波补偿电流。绝大多数厂家采用这种控制模式。

低谐波变频器直接控制式

直接控制式的低谐波变频器LHD，即VLTÒ HVAC Drive FC-102、VLTÒ AQUA Drive FC-202、VLTÒ Automation Drive FC-302，基本原理如下图3所示：

电流控制器通过对比计算电流，直接控制IGBT输出谐波补偿电流，响应时间甚至在30微秒以下。

两者特点比较：

由此可见，直接控制有显著的优点，但对算法要求更高。

低谐波变频器拥有卓越的谐波特性，电流谐波可以控制在5%以下。而且，低谐波变频器还可以进行功率因素补偿，以提高驱动系统的功率因素。

图1为两电平变频器和三电平变频器输出的电压和电流波形图。

假设SPWM波的载波频率为fc，基波频率为fs，fc/fs称为载波比N，对于三相变频器，当N为3的整数倍时，输出不含3次谐波及3的整数倍谐波。且谐波集中载波频率整数倍附近，即谐波次数为：kfc±mfs，k和m为整数。

图2是基波频率fs=50Hz，载波频率fc=3kHz，调制比为0.8的SPWM的波形及频谱的Matlab仿真图。

图2中58次谐波和60次谐波的幅值分别为27.8%和27.7%，含量最大的谐波为119次和121次谐波，谐波幅值分别为39.1%和39.3%。即最大谐波在两倍载波频率附近。

随着谐波频率的升高，谐波幅值整体呈现下降趋势，按照GB/T22670变频器供电三相笼型感应电动机试验方法的规定，变频电量变送器的带宽应该在载波频率的6倍以上，当载波频率为3kHz时，带宽至少为18kHz，实际使用建议采用30kHz以上带宽的变频功率传感器及变频功率分析仪。

实际的SPWM波，其载波比不一定为整数，此时，为了降低频谱泄露，可适当增加傅里叶窗口长度，对多个基波周期的PWM进行傅里叶变换（FFT或DFT）。

通常来讲，变频器谐波对容量相对较大的电力系统影响不很明显；而对容量小的电力系统，变频器谐波产生的干扰就不可忽视，它对公用电网是一种污染。

变频器谐波污染对电力系统的危害是严重的，主要有以下几个方面：

4.1、变频器谐波降低电力设备使用寿命

如变频器电流谐波将会使变压器的铜损增加。变频器电压谐波将增加铁损，使其温度上升，影响绝缘能力，并造成容量裕度减小。同时变频器谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振。

4.2、变频器谐波影响各电器元件正常工作

变频器输出谐波对电动机的影响有：电机附加发热使电机额外升温；产生机械震动、噪音及过电流。变频器谐波会使电力电容发生过载、过热甚至损坏电容器。当电容器与线路阻抗达到共振时会发生振动、短路、过电流及产生噪声。变频器谐波电流会使开关设备在启动瞬间产生很高的电流变化率，破坏绝缘。

4.3、变频器谐波的其它危害

变频器谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差；变频器谐波对其他系统及电力用户危害也很大：如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使通信系统无法正常工作；影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低；设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。

治理变频器谐波问题，抑制辐射干扰和供电系统干扰，可采取屏蔽、隔离、接地等技术手段。

6.1、安装适当的电抗器

在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的，以减少传输过程中的电磁辐射。 通过抑制谐波电流，将功率因数由原来的(0.5-0.6)提高至（0.75-0.85）；

6.2、电源隔离或安装隔离变压器

将变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流；

6.3、避免干扰辐射

电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰；

6.4、变频器正确的接地

正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线，这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰；

6.5、缩短线路长度

缩短线路长度，电源线和信号线单独敷设，避免交叉，不能避免时，必须垂直交叉，绝对不能平等敷设，信号线屏蔽层不接到电机或变频器的地，而应该接到控制线路的公共端；

6.6、安装EMI电源滤波器

当前抑制变频器谐波的一个重要趋势是采用EMI电源滤波器，它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出变频器谐波电流，由补偿装置产生一个与该变频器谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波电流。EMI电源滤波器能对频率和幅值都变化的变频器谐波进行跟踪补偿，其特性不受系统的影响，无谐波放大的危险，因而获得了广泛的应用；

减少或削弱变频器的方法还有：

（1） 在变频器与电动机之间增加交流电抗器，以减少传输过程中的电磁辐射。

（2） 使用具有间隔层的变压器，可以将绝大部分的传导干扰隔离在变压器之前

（3） 采用具有一定消除高频干扰的双积分A/D转换器、

（4） 选用具有开关电源的仪表等低压电器

（5） 信号线与动力线分开配线，尽量使用双绞线降低共模干扰

（6） 在使用单片机、PLC等为核心的控制系统中，在编制软件的时候适当增加对检测信号和输出控制部分的软件滤波，以增强系统自身的抗干扰能力。2100433B