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Hello，各位伙伴们，今天搞一个电力系统谐波之（1）----变频器谐波与输入电抗
写在前面的话：
应某几个粉丝留言，本期简单搞一搞变频器谐波和输入电抗器。
众所周知，变频器被广泛应用，在调速与节能方面有着优异表现，但是其产生的谐波对电力系统的危害也是值得重视的。
我们无意对此做专题科学研究，仅从工程应用角度直观的去看一看电力谐波的问题。
->>变频器谐波与输入电抗<<-
1、各个电抗器使用位置
变频器配套用的电抗有进线电抗器、直流电抗器和输出电抗器。其各自的位置如下图所示：
其中，输入电抗的作用如下：
主要是两大作用，其1是提高输入侧的功率因数；其2是有效消除输入侧的高次谐波。
一般来说，电压型变频器交流输入电抗器的电感量，理论上采用3%的压降的就可以使总电流畸变下降到原先的44%左右。实际上使用为了降低成本，通常采用2%压降的电感量。对谐波抑制要求比较高的场合应使用4%压降或更大压降的电抗器。一般选用2%~4%压降电抗器即可，这个百分数是相对相电压而言。
在容量较大的变频调速系统中，应考虑接入电抗器，以提高功率因数。一般来说，变频器容量大于30kW时考虑配置交流电抗器。
关于电抗器更详细的计算和配置详见本公众号往期文章《号外号外——变频器电缆及输出电抗》一文，不再赘述。
我们本次主要是通过仿真的手段来更直观的看一下输入电抗器对谐波抑制的效果究竟如何？！
2、电抗器抑制谐波的仿真
（1）变频器参数选取
以55kW电机配套的变频器为例，其额定输出电流为112A，额定输入电流为106A，变频器容量是102kVA。
（2）变频器结构原理
根据变频器的原理结构，一般比较普遍采用的是交直交电压型，采用的是大电解电容滤波方式。
中间的大电解电容储存提供母线电压，前级采用二极管不控整流，逆变采用三相PWM调制。
交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。
为了问题简单化，只取前半部分整流部分模拟变频器谐波以及电抗器的效果。
（3）相关参数与模型
因为涉及到大量的数学公式，此处就直接截图我的文稿图片贴上来。
下图是汇川变频器技术手册给出的电抗器参数。
3、仿真结果
（1）电抗器不投入和投入的对比
我们首先看电抗器不投入的时候，交流侧的谐波数据。
图中，1s之前是带电抗器运行的波形，1s之后是切除电抗器的波形。
经过数据比对，不使用进线电抗器，总谐波畸变率103.04%，投入电抗器后，总畸变率降低到57.46%，降幅还是很明显的。
对各次谐波的抑制情况：首先基波基本无变化，前后数据分别是110A和105A；对5次谐波从78%降低到50%；7次谐波从50%降低到25%；11次谐波从24%降低到8%；13次谐波从12.5%降低到5.6%。
从以上数据可以发现，电抗器对高次谐波的抑制效果很好，对低次谐波（如5次）效果不太显著。
因此，大量的5次谐波还是需要采取滤波的手段，例如加装无源LC滤波器，或者有源的APF滤波器等等。
（2）谐波对同级母线其他负荷影响
很多小伙伴可能对谐波的危害了解不多，通过这个例子我们来直观看一下。
仿真时在变压器母线上挂了一组普通感性线性负载，和变频器处于同一母线。
变频器是一个谐波源，往外发射谐波，谐波流向电力系统端（可简单理解为母线侧），因为电力系统有阻抗存在，在谐波电流作用下产生谐波电压，谐波电压的存在，会导致附近的设备产生谐波电流，对这些设备（尤其是电子设备）产生一些危害。
我们同样做一个分析，下图以黄线分解，1s之前是电抗器投入运行，1s之后是电抗器不投入，比较两种情况下对临近设备的影响。
数据分析如下：首先线性负载正常运行的基波125.5A是不变的；其次，负载的谐波含量在电抗器不投入时为0.71%，投入后降低为0.38%。
假如我们采用了滤波器，能够把谐波滤除，那么对附近的设备就几乎没有什么干扰了。
好了，暂时说再见吧，后期其他时间有机会再聊谐波相关问题。
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好了，到此暂时结束。个人难免存在错漏之处，请大家多包涵，多指正。
下期预告：低压配电柜选用之（8）--MNS/GCS等抽屉柜容量的选用。敬请关注。
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