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消除高次諧波滅弧過電壓保護:電力電容器為什么能濾除高次諧波？限制諧波電流？

波和電流諧波超標都會使電容器的工作電流增大日出現異常，例如：對于常用自愈試并聯電容器，其允許過電流倍數是1.3倍頻定電流，當電容器的電流超過這一限值時，將會造成損壞事故。同時，諧波使工頻正弦波形發生畸變，產生鋸齒狀尖頂波，易在絕緣介質中引發局部放電，長時間的局部放電也會加速絕緣介質的老化，自愈性能下降，而容易導致電容器損壞。

消除高次諧波滅弧過電壓保護:大容量變頻器高次諧波的預防措施是什么？

1.改善變頻器結構

可以從變頻器自身硬件結構或者整個變頻系統的構建方式和設備選擇等方面考慮，從根本上減少變頻系統注入電網的諧波、無功等污染。

(1)變頻系統的供電電源與其他設備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設備的輸入側安裝隔離變壓器;

(2)在整流環節采用多重化技術，提高脈波數，可以有效地提高特征諧波次數，降低特征諧波幅值。對于大容量晶閘管變頻器可以采取這種方法，利用多重化抑制流向電源側的高次諧波;

(3)采用高頻整流電路，改善整流波形，提高功率因數，直流電壓可調節;

(4)逆變環節采用高開關頻率高的電力電子器件，如MOSFET，IGBT等，可以提高載波頻率比，抑制變頻器輸出端的高頻諧波。

(5)在逆變環節采用多重化技術，提高脈波數，使輸出的電流電壓波形更加接近正弦波。但重數越多電路越復雜，可靠性會隨之降低，三重化電路可以兼顧輸出波形質量和設備可靠性，比較理想。

2.采用合適的控制策略

從變頻器控制器這一點出發，可采用更合適的控制策略或者在原來的控制策略基礎上作點優化和改進，原理上更大限度地減少諧波的產生。以實際應用中常用的正弦脈寬調制法(SPWM)法和特定消諧法(SHE)法為例。

根據SPWM基本理論，當調制波頻率為fr，載波頻率為fc，載波頻率比N=fc/fr，單極性SPWM控制在輸出電壓中產生N-3次以上的諧波，雙極性SPWM控制在輸出電壓中產生N-2次以上的諧波。比如，N=25，采用單極性SPWM控制，低于22次的諧波全被消除，采用雙極性SPWM控制，低于23次的諧波全被消除。但輸出電壓頻率較高的時候，由于受到元件開關頻率的限制，N值不可能大，SPWM控制的優勢就不太明顯了，這個時候選擇SHE法可以在開關次數相等的情況下輸出質量較高的電壓、電流，降低了對輸入、輸出濾波器的要求。

3.采取濾波電路

在變頻器外部采取措施，綜合考慮變頻器注入電網的特征諧波以及個別變頻器的特有非特征諧波特性，制訂濾波方案對污染源進行治理。也就是通常說的先污染，后治理。使用濾波器效果并不理想，與上述二類方法配合作用更見效。

(1)若變頻器輸入側沒有裝設專用變壓器，可在輸入側接入交流電抗器(ACL)使整流阻抗增大，抑制高次諧波電流。

(2)在變頻器和電網系統間的電力回路中使用交流濾波器。交流濾波器有調諧濾波器和二次型濾波器，調諧濾波器用于單次諧波的吸收，而二次型濾波器則適用于多個高次諧波的吸收，一般兩者組合使用，消除某個單次諧波同時濾除某次及以上的諧波。

(3)在變頻器輸出端加LC濾波器可以濾除變頻器輸出的高次諧波，且可以延長PWM的上升沿，減小dV/dt，從而抑制變頻輸出過電壓。如果采用LC濾波器接外殼，還可以濾除變頻器輸出的零序分量，避免零序電壓經定子繞組與定、轉子邊的寄生電容產生的電流對電機等設備造成損失。