变频器产生高次谐波的机理
逆变器的基本构成是整流部中间直流链路逆变器部和控制部4部。逆变器的输入端是整流电路,具有非线性特性,不可避免地产生高次谐波。
数字电压校正是通过对被测量电压进行采样,并进行模数转换来测量的。其采样元件和模拟数字转换元件的动作频率全部按商用频率电压进行修正,其采样全部按串联脉冲的峰值数字电压修正测定逆变器的输出侧电压时,逆变器的输出电压为被调制的系列的脉冲波,由于电压的平均值通过改变脉冲间的占空比来调整,当调制频率相数字电压校正的采样或模拟数字转换动作会紊乱,这种情况下的测量是不正确的
基于分析算法的逆变器谐波分析误差
目前,大多数分析修正都采用FFT算法进行谐波分析。对于FFT谐波分析,将信号截取出数据序列的部分,之后采样信号。蕞后,进行FFT变换后将信号进行频域离散化。根据FFT的特性,需要截断的数据序列必须包含整数个信号周期,在数据序列中采样的点数必须是2的n次方。实际上,用于执行FFT转换的信号周期是上一次检测的信号周期,而逆变器输出的信号周期并非完全稳定,可能导致误差。如对FFT的要求所理解的那样,FFT算法的界限是显而易见的:如果从信号中分离出的数据序列不是整数个信号周期,则会引起频谱泄漏现象并产生厉害的误差。
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使用FFT谐波分析时,频谱泄漏会影响谐波分析的测量精度,频谱泄漏的根本原因是采样过程中周期同步的误差。为了应对频谱泄漏现象,通过加窗函数(例如,汉宁窗、黑曼窗等)来处理一般分析纠正方法。可以说这种做法不仅在一定程度上抑制了光谱泄漏,还带来了新的误差。
该系统当然存在分布电容,并且为了提高工厂用供电系统的功率因数,一般配备有用于无功补偿的电容器,这些电容器构成系统的其他部分(有感应电路的谐振频率的串联或并联谐振电路的情况较多。
与该供电系统连接的逆变器正好是高次谐波源,在逆变器产生的某个高次谐波的频率与上述串联或并联谐振电路的谐振频率相等或接近的情况下,系统谐振,谐振造成危险的过电压和过电流,使用电气设备威胁故障或安全运转。
例如,在某工厂中,在接通逆变器后,在与同一母线连接的补偿电容器中产生过电流噪声对策,逆变器在使用中产生各种高次谐波,影响它们的正常动作。