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變頻控制柜產(chǎn)生諧波的原因有哪些？

作者：泵閥來(lái)源：電機(jī) 發(fā)布時(shí)間：2025-06-07

變頻控制柜作為工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，通過(guò)變頻器將固定頻率的交流電轉(zhuǎn)換為可調(diào)頻率的交流電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確控制。在這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波問(wèn)題，會(huì)對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備穩(wěn)定性造成威脅。
變頻控制柜產(chǎn)生諧波的原因有哪些？
1. 功率電子元件的空間排列干擾
多相變頻器中，不同相位的功率元件在空間布局上可能形成電磁耦合。當(dāng)各相PWM脈沖波形存在相位差時(shí)，元件間的互感效應(yīng)會(huì)引入空間諧波。此類諧波的頻率與電路拓?fù)浜烷_(kāi)關(guān)時(shí)序相關(guān)，可能表現(xiàn)為基波頻率的非整數(shù)倍諧波。
2. 整流電路的非線性特性
變頻控制柜的輸入端通常采用三相橋式不控整流電路，由二極管或晶閘管構(gòu)成。該電路在工作時(shí)，在交流電壓峰值附近導(dǎo)通，導(dǎo)致輸入電流呈現(xiàn)脈沖狀波形。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)分析，此類非正弦電流可分解為基波與6n±1次諧波（如5次、7次、11次等）。這種非線性特性使整流電路成為典型的諧波源，諧波電流通過(guò)電網(wǎng)傳播，引發(fā)電壓畸變和功率損耗。
3. 脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)的開(kāi)關(guān)特性
變頻器的輸出端采用PWM技術(shù)，通過(guò)快速切換IGBT等功率器件生成一系列寬度可調(diào)的脈沖，模擬所需電壓波形。然而，這種高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致輸出電壓和電流中包含大量高頻諧波成分。PWM載波頻率（通常為2-15kHz）的整數(shù)倍諧波會(huì)疊加在基波上，形成高次諧波群。例如，當(dāng)載波頻率為10kHz時(shí)，諧波可能集中在20kHz、40kHz等頻段。這些高頻諧波會(huì)影響電機(jī)效率，還可能通過(guò)電纜輻射干擾周邊設(shè)備。