一变频器谐波影响

变频调速技术是电机能效提升计划的重要技术依托。工信部和质检总局颁布的“电机能效提升计划（2013-2015）”中指出：在风机、水泵、压缩机等需要频繁调节流量的场所，采用变频调速，节电率可达10%～50%，是电机系统节能改造技术指南公布的节电率最高的节能措施。

然而，世间万物，有其利必有其弊：变频调速技术在节能的同时，变频器输入谐波加剧了电网谐波污染，而变频器输出谐波则带来了电机温升提高，电机绝缘受损，轴电流影响轴承寿命等问题。采用合适的变频器谐波分析仪，对变频器输入和输出谐波进行分析，是解决上述问题的基础。

二变频器谐波分析

01电力系统谐波分析

目前市面上的谐波检测设备，大多按照电力系统谐波分析、电能质量分析需要进行设计，遵循国家标准“GB/T17628.7电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则（IEC61000-4-7）”相关技术要求。用于测量叠加在50Hz/60Hz电力系统基波上，频率为9kHz以下的谐波和谐间波。

“DLT 1028-2006 电能质量测试分析仪检定规程”对电网谐波分析仪进行检定的最高谐波次数为50次。大部分电力系统谐波分析仪的最高谐波阶数为40或50，可以满足电力系统谐波分析的一般需要。

变频器谐波分布与电网大不相同。

02变频器输入谐波分析

目前变频器大多为交直交变频器，输入大多采用二极管整流，变频器输入谐波含量大，谐波分布与整流脉数N有关：
N脉冲整流会产生Nk+1次的谐波，就是说6脉冲整流会产生6k±1次的谐波，谐波序列为5、7、11、13……，12脉冲整流会产生12k±1次的谐波，谐波序列为11、13、23、25……

如果假设交流侧电抗为零，直流电感无穷大的理想情况，这时M次谐波电流的理论相对值为1/M，就是说11次谐波的理论值是1/11，约9%。

如果没有安装输入电抗器，12脉整流的主要谐波为11、13、17、19次，总谐波含量约15%。

6脉整流输入电流包含6N±1次谐波，主要为5、7、11、13次，5次谐波约20%，7次约14%、11次约9%，13次约8%。总谐波含量约30%。

在变频器输入侧或直流侧安装电抗器可大大减小输入谐波。

图1为6脉整流变频器的输入电压、电流波形，其电流谐波含量大，波形失真严重。

03变频器输出谐波分析

变频器输出为PWM波，谐波含量丰富，变频器输出谐波主要集中在载波频率整倍数附近，而低次谐波一般较小。当载波频率较高时，谐波频率也高。

若变频器的载波频率为fs，基波频率为f1，变频器输出谐波主要集中在ks*fs±k1*f1。其中ks=1,2,3,4,5,6,7... k1=1,2,4,5,7...

变频器输出谐波集中在载波频率整倍数附近，ks越大，相应的谐波越小。

对于SPWM三相变频器，若载波频率比是整数（N=fs/f1），N是3的整数倍，变频器输出谐波只包含6k±1次谐波，且不包含N-2次以下的谐波。

图2为SPWM变频器输出谐波频谱图。图中，fs=1kHz，f1=20Hz，其谐波主要集中在50次（1kHz）附近，若采用40次的电力谐波分析仪，则只能分析到3次谐波，分析结果没有实际意义。