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变频技术的谐波治理及应用

发布日期:2018-06-25 作者: 点击:

  伴随科技的不断发展,变频技术逐渐得到广泛应用,尤其是在节能、高效等方面,借助变频技术可获取极大的综合效益,同时这也是与人们日常生活息息相关的。然而,变频技术的实际应用还会产生一些问题,比如谐波危害、功率因数降低等,对其发展造成重大障碍,不利于真实作用的发挥。因此在实际情况中,有必要进行深入的研究,掌握有效谐波治理方法。现针对变频技术的实际应用及谐波治理措施作如下分析。

  1变频技术应用

  1.1节能

  合理运用变频调速,可有效提升电机转速控制准确度,确保电机处在最佳的运行状态。例如风机水泵,根据流体力学的基本原理,轴功率和转速立方成正比关系。如果所需风量持续降低,风机的转速会有所降低,其实际功率会按照转速立方进行下降。因此,变频技术的节能效果是十分突出的。与之相似,很多负载电机都是按照最大的需求量来进行生产的,所以会存在很大的设计裕量。但是在实际情况中,轻载运行消耗的时间占比较大。若在此时运用变频调速,能极大提升工作实际效率。因此,该技术具有巨大的节能前景。

  1.2工艺控制

  从变频调速角度讲,其具备调速广度大、精确度高、动态响应良好等优势,在很多需要进行准确控制的情况中,变频器发挥着十分重要的作用,尤其是确保工艺质量与提升生产效率等方面。例如纺织行业,我国具有世界顶级强度的纺织品生产水平,市场遍布全球,产业规模十分宏大。在纺织业中,变频器应用极为广泛。纺织业必要机械设备当中,利用变频器的包括:螺杆挤出机、后加工机以及纺丝机等。这些机械设备虽然用途不同,但都需要对速度进行准确的控制。在实际情况中运用变频器可大幅提升产品的加工质量,减低人员的工作强度,从而提升整个产业的生产效率。

  1.3变频家电

  变频技术的应用及谐波治理文/李继承针对变频技术,从节能、工艺控制以及变频家电三方面对技术应用进行分析介绍,并在此基础上,提出一种全新的谐波治理方法,进而为变频技术的快速发展奠定良好基础。摘要对于我国绝大多数普通家庭,节能、提升家电应用性能、环保逐渐成为人们关注的焦点,在这种局势之下,变频技术正不断向家电领域发展。变频技术在降低能源消耗、缩减电压冲击、减小噪音、提升控制水平等层面均有着极大的优势与作用。例如变频微波炉,它将变压器换成变频器,借助相应的变频电路,将常规电源频率转换成高频率,通过这样的方式获取多样的输出功率,有效解决无法均匀加热的难题,进而真正实现了火力均匀调控。另外,与普通微波炉相比,全新的变频微波炉还具备体积较小、噪音低、节能效果突出等优势。就目前而言,我国为主要家电供应大国,尽管如此,但运用变频器的频率很低,与日本等发达国家相比,还存在较大的差距。统计得知,我国变频家电数量逐年增长,但市场份额并无太大变化,因此,新型变频家电仍具有巨大的发展潜能。

  2变频器谐波治理

  2.1谐波的产生

  变频器电路主要由交流—直流—交流构成,外部输入工频电源,通过三相桥路不可控整流,形成直流电压信号,再经过滤波电容逆变,形成交流信号。电路的整流回路当中设置大电容,输入电流对应的波形是矩形波,其按照傅立叶级数被分解成谐波与基波,其中谐波的产生会对供电系统造成影响与干扰,所以在轻载运行过程中网侧电流会变成双尖峰脉冲,电流存在很大的畸变,进而对电网造成不同程度的谐波污染。对于主电路当中的逆变回路,其电流信号会受到载波的影响变成脉冲波形,针对功率相对较大的元件,其载波频率大多保持在2-3kHz范围内,但逆变元件的频率会大幅上身,可以达到15kHz左右。除此之外,高次谐波电流的存在会形成空间辐射,对周边的电气设备造成干扰与影响。

  2.2谐波危害

  2.2.1对电网造成危害谐波的产生会对电网元件造附加损耗,降低供电品质,影响设备运行。如果大量谐波经过中性线,还会引起串联谐振等问题,进一步放大谐波,使线路温度大幅上升,存在发生火灾的危险。2.2.2对电动机造成危害低次谐波会放大铜损,高次谐波会放大铁损,导致电动机温度快速升高;增加电动机的噪声;形成附加脉动转矩;无功分量持续变大;高频漏电流不断增大;谐波电压会对电动机绝缘元件寿命造成影响。

  2.3谐波治理

  对于变频器的整流电路而言,其输入侧会产生不同成都的电流畸变与电压畸变,若对功率因数校正进行增加,则会为电网带来很大的实际效益。伴随电力电子器件的不断发展,用于功率因数校正操作的控制器快速流入市场,所以,APFC(ActivePowerFactorCorrection,有源功率因数校正)经济成本大幅降低,稳定性有效提高。APFC的基本思路为:对完成整流的电流进行控制,使其与通过整流的电压波形保持一致,进而防止电流脉冲的产生,实现功率因数有效改善的目标。如今,基于单相电路的APFC已十分成熟,而三相APFC还有待提升,相关研究人员正积极加大这一方面的研究。针对单相APFC电路,其主电路为全波整流装置,作用在于完成直流和交流的变换,电压波形不会因为变换而失真;滤波电容以前设有变换器,作用在于DC/DC的变换。APFC基本原理为:完成电压输出以后,产生的误差信号通过相应的放大器送至乘法器,和整流电压进行相乘,产生基准电流信号,在与反馈信号共同组成一个电流环,实现PWM信号输出。在实际情况中,基准电流信号会受到许多控制作用,所以,如果它和实际电流完全相同,则可保证输出电压稳定,还能使输入电流变成正弦波,同时和电网电压用相,进而获得最佳功率因数。

  3结束语

  总而言之,变频技术具有节能效果显著、速度控制精准等优势,是当前电力电子技术快速发展的重要产物,在纺织业、家电等领域有着广泛的应用。但其存在的谐波问题对其发展造成一定阻碍,在实际工作中可采用APFC等技术进行有效治理,从而实现应用效益最大化的目标。

相关标签:变频技术,技术应用,谐波治理

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