谐波计算说明

丹佛斯变频器谐波计算说明

前言

由于变频器整流部分的非线性和波形的非正弦性, 变频器电源侧的电流不仅含有基波, 还包含丰富的谐波. 丹佛斯变频器内置双直流电抗器, 使变频器谐波幅度大为降低. 如果要进一步降低谐波, 丹佛斯可提供高级谐波滤波器AHF.

公用电网对谐波的限制

我们依据1993年颁布的国家标准GB/T14549-1993 <<电能质量 公用电网谐波>>. 该标准适用于交流额定频率为50Hz, 标称电压110Kv及以下的公用电网.

允许的电网电压畸变率

H次谐波电压含有率HRUh定义为

Uh100% HRUh =U1

式中 Uh - h次谐波电压 U1 - 基波电压

公用电网允许的电压畸变率 电网标称电压 电压总谐波畸变率 各次谐波电压含有率(%) /Kv 0.38 6.00 10.00 % 5.00 4.00 4.00 奇次 4.00 3.20 3.20 偶次 2.00 1.60 1.60 HRUh也可按下式计算:

HRUh3ZhIh (%) 10Un

式中 Ih - h次谐波电流(A) Un - 电网标称电压(Kv)

Zh – 系统对h次谐波电流的阻抗(Ω)

系统对h次谐波电流的阻抗Zh可按下式估算:

2hUn Zh

SK

式中 Sk 为公共连接点的三相短路容量(MVA)

电压总谐波畸变率THDuUh100% U1 UH - 谐波电压含量, UHU2h

允许用户注入电网的谐波电流

允许用户注入电网的谐波电流 电网标称电压 基准短路容量 谐波次数和谐波电流允许值(%) /Kv 0.38 6.00 10.00 /MVA 10.00 100.00 100.00 2 78 43 26 3 62 34 20 4 39 21 13 5 62 34 20 6 7 8 9 10 11 12 13 26 44 19 21 16 28 13 24 14 24 11 11 8.5 16 7 13 8.5 15 6.4 6.8 8.5 9.3 4.3 7.9 两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上叠加时, 合成的谐波电流Ih:

22 IhIh1Ih22Ih1Ih2cosh

式中 Ih1 谐波源1的h次谐波电流 Ih2 谐波源2的h次谐波电流

h 两谐波源的h次谐波电流之间的相位差

如果相位差未知, 则可估算 Kh2cosh的值 h Kh 3 1.62 5 1.28 7 0.72 11 0.18 13 0.08

变频器网侧谐波电流次数 h = km1, k为正整数, m 为整流器整流脉波数.

变频器网侧谐波电流的谐波含量

变频器中整流器的负载是电容-电阻性质, 内置直流电抗器后特性更复杂. 轻载时电流有可能不连续, 因此理论计算比较复杂. 丹佛斯公司根据变频器的数学模型编制了MCT31计算软件. 该软件根据不同的系统参数提供了丰富的计算功能.

丹佛斯的解决方案

丹佛斯AHF 005 和AHF 010 是与传统谐波陷波滤波器不同的高级谐波滤波器。它由专利设计的结构复杂的电抗器和电容器组成.它对于重要的谐波成分抑制作用非常明显. 丹佛斯谐波滤波器专门为与丹佛斯变频器配合工作而设计。

在丹佛斯变频器之前安装丹佛斯谐波滤波器AHF 005 或者AHF 010，可以最大程度的抑制返回电源的谐波电流失真。

AHF 010 和AHF 005 的特性：

-- AHF 010 将总体谐波电流减小到10% -- AHF 005 将总体谐波电流减小到5%

-- 小巧紧凑的结构——适用于安装到控制面板.. -- 易于在设备更新的应用场合使用 -- 友好的用户调试界面——不需要调节

-- 同一个滤波器模块可以用于不同的变频器 -- 不需要常规维护

产品类别技术说明

线电压380 - 415 V AC (50 Hz) 线电压+/- 10% 或者440 - 480 V AC (60 Hz) 频率+/- 5%

滤波电流10A – 325A（可并联后用于更高过载电流60s 时间160% 功率的模块）效率0.98

机箱外壳等级IP 20 实际功率因数50%负载时0.85 100 %负载时0.99 150%负载时1.0

环境温度5°C - 40°C （ 不降低 380V – 415V, 50Hz 额定值的情况）

使用AHF前后谐波情况

未使用AHF 使用AHF010 使用AHF005

计算电路

PCC1 6KV

Zk1Zk2Zkc变频器Zk1 前级电网阻抗Zk2 6KV/380V 变压器阻抗Zkc电缆阻抗

用MCT31计算结果

3台250KW变频器在1000KVA, 6%变压器上, 无AHF谐波情况

加AHF10 谐波情况