ZX7焊机原理及说明书
ZX7逆变焊机工作原理
电焊机之IGBT系列焊机工作原理2009-09-21 20:15:09 作者：来源：互联网浏览次数：0 文字大小：【大】【中】【小】简介：一、功率开关管的比较常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。
其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。
1、效应管的特点：场效应管的突出优点在于 ...一、功率开关管的比较常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。
其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。
1、效应管的特点：场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50万次以上，耐压一般在50 0V以上，耐温150℃（管芯），而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。
但是场效应管的工作电流较小，高的约20A低的一般在9A左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离（导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。
2、IGBT的特点：IGBT即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图11.1，其开关频率在20KHZ~30KHZ 之间。
但它可以通过大电流（100A以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。
一、场效应管逆变焊机的特点由于场效应管的突出优点，用场效应管作逆变器的开关器件时，可以把开关频率设计得很高，以提高转换效率和节省成本（使用高频率变压器以减小焊机的体积，使焊机向小型化，微型化方便使用。
（高频变压器与低频变压器的比较见第三章《逆变弧焊电源整机方框图》。
但无论弧焊机还是切割机，它们的工作电流都很大。
使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求，一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。
这样既增加了成本，又降低了电路的稳定性和可靠性。
ZX7系列 逆变式直流电焊机 说明书
焊接设备类-I
006逆变式直流电焊机 系列焊机是一种高效、节能直流焊接电源，具有特有的静特性及良好的动特性，具有动态响应
快、性能可靠、焊接电弧稳定、成型美观、飞溅小、噪音低、节能等特性。
该机可广泛适用于油气管道、钻井平台、船坞、铁路、桥梁、矿山、建筑施工及设备维修等需要频繁移动的场合。
手工直流电焊机适应各种焊条，用于不锈钢、低、中碳钢及普通低合金钢结构的焊接。
ZX7
额定输入电源额定输入容量(kVA)电流调节范围(A)额定负载持续率(%)额定空载电压(V)额定焊接电流(A)绝缘等级防护等级冷却方式单相220V±10%, 50Hz 3.6~51606095160F IP21单相220V±10%, 50Hz 4.55~2006095200F IP21三相380V±10%, 50Hz 10.520~2506065~75250F IP2113.520~3156065~75315F IP21三相380V±10%, 50Hz 17.1~204006065~75400F IP21三相380V±10%, 50Hz 21.7~4050060~6575500F IP21三相380V±10%,
50Hz
强迫风冷ZX7系列Z X 7-□
额定焊接电流(A)
变频式
下降特性
弧焊整流器
订货单位须注明的型式特征，电压等级，电流等级，极数，操作方式及数量等，特殊订货请咨询我公司技术部门。
例如：ZX7-500 380V 10台
焊机1 适用范围2 型号及含义
3 主要参数及技术性能
4 订货须知
强迫风冷强迫风冷强迫风冷强迫风冷强迫风冷。
ZX7焊机原理及说明书
产品功能设置起弧电流和推力电流调节功能过热、过流、欠压保护功能抗电网电压波动范围（±20%）输出电流自动补偿功能（输出电缆长度可达100米）适用范围焊接方式:直流手工焊、简易氩弧焊、碳弧气刨（ZX7-630）焊条直径：φ2-5㎜焊条种类：碱性、低氢、纤维素、不锈钢、酸性焊条焊接材料：碳钢、合金钢、不锈钢等技术参数型号 ZX7-400S/ST ZX7-500S/ST ZX7-630额定输入电压三相380V±20% 50HZ空载电压 60-75V电流调节范围 40-400A/ 40-500A/ 50-630A额定负载持续率 60%，效率η≥85%，防护等级 IP23，重量 37Kg， 38Kg， 43Kg外型尺寸（长×宽×高） 490×285×460 570×315×490 570×315×490，产品特点熊谷ZX7系列焊机是熊谷公司精心设计的通用型弧焊电源，特别在小电流时起弧、维弧、稳弧上，具有很好的焊接稳定性。
其主要设置如下：IGBT逆变焊机，逆变频率20kHz，动态性能好具有电流预设功能，电流调节精度极高焊接电流预设连续可调，起弧电流和推力电流从零到最大连续可调具有电弧软硬选择功能和长、短焊把线选择功能电弧力强弱可根据输出电缆长度进行长、短转换采用负反馈控制技术，在焊接的恒流阶段，电流恒定不变抗电网电压波动能力强具有完善的保护电路和故障显示功能，保障焊机的安全和快速查找故障原因可作为简易直流氩弧焊电源使用，一机多能引弧容易，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型好体积小，重量轻，高负载持续率，高效节能7.5KW三相电动机，电流15A，距离150米，要用多少平方得铜芯电缆？每千瓦*百米需0.8平方，7.5KW，距离150米，要用7.5*1.5*0.8=8平方铜芯电缆电焊机一次侧的电流取决于什么? 除了空载时的变损外，取决于焊接电流。
ZX7焊机原理与维修技巧
ZX7焊机原理与维修技巧1. 引言本文档旨在介绍ZX7焊机的原理及相关的维修技巧。
了解焊机的原理和维修技巧对于确保焊接质量和延长设备寿命非常重要。
2. ZX7焊机原理ZX7焊机是一种常用的电弧焊设备，采用直流电源供电。
其工作原理基于电弧的产生和维持。
焊机通过控制电流和电压来实现电弧的稳定并完成焊接。
ZX7焊机的关键部件包括变压器、整流装置和电流调节器。
变压器用于将输入的电源电压调整为适合焊接的电压。
整流装置将交流电源转换为直流电源，以保证电弧稳定。
电流调节器用于控制焊接电流的大小，以适应不同焊接需求。
3. ZX7焊机维修技巧下面是一些常见的ZX7焊机维修技巧，帮助您解决一些常见的问题：3.1 焊机无法启动- 检查电源线是否连接稳固，确保焊机正常供电。
- 检查保险丝是否熔断，如熔断则更换新的保险丝。
3.2 电弧不稳定或无法维持- 检查焊接电极是否磨损，如磨损则更换新的电极。
- 检查焊接电极是否正确安装和调整，确保与工件接触良好。
- 检查焊机电流调节器是否正常工作，如有问题则进行维修或更换。
3.3 焊接质量不良- 检查焊接材料是否清洁，确保无油污和氧化物。
- 检查焊机电流和电压设置是否合适，根据焊接要求进行调整。
- 检查焊接过程中是否存在振动或移动，如有需要稳定焊接环境。
请注意，对于复杂的故障或维修工作，建议寻求专业的维修人员的帮助。
4. 总结本文档介绍了ZX7焊机的工作原理和一些常见的维修技巧。
掌握这些知识可以帮助您更好地理解焊机的工作原理，解决一些常见的问题，并提高焊接质量。
在进行维修时，请始终注意安全，并遵循操作说明和相关法规。
ZX7(IGBT)说明书
目录1．目录 (1)2．安全警告 (2)3．本机描述 (3)4．技术参数表 (4)5．安装说明 (5)6．面板功能解释 (6)7．操作说明 (8)8．注意事项及预防措施 (9)9．日常维护 (10)10．检修前注意事项 (10)11．焊接时遇到的问题及分析 (11)12．故障分析及检修 (12)安全警告！在弧焊和切割过程中，可能会给您和他人造成伤害，在焊接或切割时作好防护。
详细情况请参考符合生产商事故预防要求的操作人员安全防护指南。
触电——可能会导致死亡！！·按照应用标准，安装好接地装置。
·在皮肤裸露、戴有湿手套或穿着湿衣服时，禁止接触带电部件或电焊条。
·确保您和地面及工件间是绝缘状态。
·确认您的工位是安全状态。
烟气——可能会有害健康!·让头部保持在烟气之外。
·在弧焊时，使用通风或抽气装置，避免吸入焊气。
弧光辐射——可能会损害您的眼睛，灼伤皮肤！·使用合适的焊接面罩和滤光镜，穿上防护服，以保护您的眼睛和身体。
·用适合的面罩或帘保护旁观者免受伤害。
火灾·焊接火花可能会导致失火，请确认焊接工位附近无易燃物。
噪音——过度的噪音对人的听力有害！·保护您的耳朵，使用耳朵护罩或戴上其他听力保护物。
·警告旁观者，噪音会对其听觉造成潜在伤害。
故障——遇到困难时，寻求专业人士的帮助！·如您在安装和操作时遇到困难，请按本手册的有关内容进行排查。
·如您阅读后仍不能完全理解，或按本手册指引仍不能解决问题，您应立即与您的供应商或我司的服务中心取得联系，寻求专业人士的帮助。
本机描述我司生产的焊机是采用先进的逆变技术制造的。
逆变电源是先将50/60Hz的工作频率整流为直流，利用大功率开关器件IGBT逆变为高频（频率可达15KHz），再降压整流，通过脉宽调制技术（PWM）输出大功率直流源，主变压器的重量，体积大幅度下降，效率提高30%以上。
ZX7系列手工焊机说明书
目录一用途及特点------------------------------1 二安全使用规范----------------------------1三电磁兼容注意事项------------------------4 四焊机安装--------------------------------6 五型号编制及说明--------------------------8 六原理简述--------------------------------8 七操作使用说明----------------------------9 八焊机的维修与保养-----------------------14 九主要技术参数---------------------------16 十产品成套及附件清单---------------------18 十一附录A：常见故障、故障原因及排除方法附录B：信息反馈表一、用途及特点ZX7系列逆变手工焊机是一种广泛适用于锅炉等容器制造、电建、冶建、化建、航空/航天工业、车辆制造等工业领域中各种金属（δ≥0.5mm）结构焊接的焊机。
该系列逆变焊机具有合理的静外特性及良好的动态性能，特点如下：焊把及地线电缆采用快速电缆插头，与电源“+、－”输出端相连，插接快速、简单、安全、可靠；采用20kHz逆变技术，除用于冷却的风机旋转声外，电源工作无噪音；优秀的引弧特性和熔滴过渡特性。
由于采用了方便可调，控制适当的引弧电路，显著提高了初次引弧和“灭弧焊”再引弧的可靠性，并改善了断续焊、单面焊双面成形的工艺适应性。
适当地选择焊接电流和推力电流，可以控制调节熔滴过渡方式，改善电弧吹力和挺度；设置了长、短把线选择开关，可以较大范围调节电弧性能（挺度、吹力等）；适用于酸性焊条、低氢碱性焊条、管道纤维素焊条、耐热钢焊条等多种焊条的焊接；重量轻，体积小，效率高，空载损耗小。
二安全使用规范1 一般安全注意事项!●输入电源的设计施工、安装场地的选择、高压气体的使用等，请按照相关标准与规定进行。
ZX7焊机操作原理与修理
ZX7焊机操作原理与修理介绍ZX7焊机是一种常见的手持电弧焊接设备，广泛应用于各种焊接工作中。
本文档旨在介绍ZX7焊机的操作原理和常见的修理方法。
操作原理ZX7焊机的操作原理基于电弧焊接技术。
在焊接过程中，通过电流通路将焊条和工件连接，并通过高温产生电弧，使焊条熔化并与工件连接在一起。
具体的操作步骤如下：1. 准备：将焊机插入电源，并确保焊机正常工作。
2. 安全措施：佩戴焊接手套、面罩和防护衣物，确保自身安全。
3. 准备工件：清洁和准备要焊接的工件，确保表面干净和无油脂。
4. 准备焊条：选择适合的焊条，并确认焊条没有损坏。
5. 焊接设置：根据焊接需要设置焊接电流和其他参数。
6. 点火和焊接：将电极接触工件，并按下焊接开关点火，开始进行焊接。
7. 控制焊接：根据需要控制焊接速度和焊接角度，确保焊接质量。
8. 完成焊接：焊接完成后，等待焊缝冷却，然后进行后续处理。
常见修理方法ZX7焊机可能出现以下故障，并提供相应的修理方法：1. 电源故障：检查焊机电源线是否接触良好，确保电源稳定，并检查保险丝是否熔断。
2. 电流异常：检查焊接电流调节器，并根据需要进行修理或更换。
3. 电弧故障：检查焊条是否正确插入电极夹，确保电弧正常产生。
4. 过热问题：焊机过热可能导致停机或焊接质量下降，应检查散热系统是否正常工作，并及时清理灰尘和杂物。
5. 焊接不牢固：焊接质量不佳可能是焊接电流过小或焊接电极材料选择不当，应调整焊接参数或更换适合的焊接材料。
请注意，以上修理方法仅供参考，具体修理需要根据具体故障情况来判断和处理。
结论通过了解ZX7焊机的操作原理和常见的修理方法，可以更好地掌握和使用这种焊接设备。
在使用过程中，务必遵循安全操作规程，并及时处理和修理出现的故障，以确保焊接质量和工作效率。
ZX7焊机原理与维修
ZX7焊机原理与维修1. ZX7焊机原理1.1 ZX7焊机的工作原理ZX7焊机是一种逆变型AC/DC手工弧焊机，具有电流稳定性好，焊接效率高等特点。
它采用高频逆变技术，将输入交流电转换为高频脉冲直流电，通过MOS管的开关控制，把直流电压进行变换和调节，输出达到一定的直流焊接电流。
1.2 ZX7焊机的电路结构ZX7焊机电路结构分为三部分：输入电路、逆变电路和输出电路。
输入电路主要负责将电源输入进行整流和滤波处理，获得电焊需要的稳定直流电源。
逆变电路主要是借助器件的高频开关，对稳定的直流电源进行高频脉冲处理，获得输出直流电流。
输出电路则是通过变压器降压，将高压直流电流转化为所需要的焊接电流。
2. ZX7焊机维修2.1 ZX7焊机常见故障常见的ZX7焊机故障包括输出电流不稳定、MOS管损坏、逆变电路故障等。
输出电流不稳定问题可能是电源电压不稳定或者焊接电极磨损导致的。
如果是电源电压不稳定的问题，可以通过稳压器来解决。
如果是电极磨损导致的问题，则需要更换新的电极。
MOS管损坏可能是焊接电流过大或者工作环境较差导致的。
如果焊接电流过大，可以通过降低焊接电流来解决。
如果是工作环境较差导致的问题，则需要注意保持设备的清洁和通风。
逆变电路故障可能是MOS管损坏或者电解电容老化导致的。
如果是MOS管损坏导致的问题，需要更换新的MOS管。
如果是电解电容老化导致的问题，则需要更换新的电解电容。
2.2 ZX7焊机的维修方法维修ZX7焊机的方法分为硬件维修和软件维修。
硬件维修包括检查设备是否有松动或者短路、更换损坏的元件、重新焊接松动的连接等。
软件维修则需要通过专业的维修工具进行，例如焊机测试仪、OBD诊断仪等。
软件维修主要是检查和调整焊机的参数、升级设备固件等。
3.ZX7焊机是一种逆变型AC/DC手工弧焊机，具有电流稳定性好，焊接效率高等特点。
在使用和维修中，需要注意设备的工作环境和输入电源稳定性，及时更换损坏的元器件，维护设备的正常运转。
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产品功能设置起弧电流和推力电流调节功能过热、过流、欠压保护功能抗电网电压波动范围（±20%）输出电流自动补偿功能（输出电缆长度可达100米）适用范围焊接方式:直流手工焊、简易氩弧焊、碳弧气刨（ZX7-630）焊条直径：φ2-5㎜焊条种类：碱性、低氢、纤维素、不锈钢、酸性焊条焊接材料：碳钢、合金钢、不锈钢等技术参数型号 ZX7-400S/ST ZX7-500S/ST ZX7-630额定输入电压三相380V±20% 50HZ空载电压 60-75V电流调节范围 40-400A/ 40-500A/ 50-630A额定负载持续率 60%，效率η≥85%，防护等级 IP23，重量 37Kg， 38Kg， 43Kg外型尺寸（长×宽×高） 490×285×460 570×315×490 570×315×490，产品特点熊谷ZX7系列焊机是熊谷公司精心设计的通用型弧焊电源，特别在小电流时起弧、维弧、稳弧上，具有很好的焊接稳定性。
其主要设置如下：IGBT逆变焊机，逆变频率20kHz，动态性能好具有电流预设功能，电流调节精度极高焊接电流预设连续可调，起弧电流和推力电流从零到最大连续可调具有电弧软硬选择功能和长、短焊把线选择功能电弧力强弱可根据输出电缆长度进行长、短转换采用负反馈控制技术，在焊接的恒流阶段，电流恒定不变抗电网电压波动能力强具有完善的保护电路和故障显示功能，保障焊机的安全和快速查找故障原因可作为简易直流氩弧焊电源使用，一机多能引弧容易，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型好体积小，重量轻，高负载持续率，高效节能7.5KW三相电动机，电流15A，距离150米，要用多少平方得铜芯电缆？每千瓦*百米需0.8平方，7.5KW，距离150米，要用7.5*1.5*0.8=8平方铜芯电缆电焊机一次侧的电流取决于什么? 除了空载时的变损外，取决于焊接电流。
普通碳素钢焊接用电焊条就有：2、2.5、3.2、4、5、6毫米等几种，使用最多的普通的是2.5、3.2、4毫米3种，它们的焊接电流分别为50～80A、100～130A、160～200A。
逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。
这种电源一般是将三相工频（50Hz）交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波，变成直流，再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT）的交替开关作用，逆变成几kHz~几十kHz的中频交流电压，同时经变压器降至适合于焊接的几十V电压，后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。
一、逆变器及逆变式弧焊电源将直流电转换成交流电的装置称逆变器。
其变换顺序可简单地表示为：工频交流（经整流滤波）→直流（经逆变）→中频交流（降压、整流、滤波）→直流。
如果用符号表示，即为：AC→DC→AC→DC一般都采用上述这种体制。
这是因为如果直接用逆变降压后的交流电进行焊接，由于其频率高，则感抗大，在焊接回路中有功功率就会大大降低。
因此，还需再次进行整流。
二、逆变电源的特点弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。
这是因为变压器，无论是原绕组还是副绕组，其电势E与电流的频率f、磁通密度B、铁芯截面积S及绕组的匝数W有如下关系：E=4.44fBSW而绕组的端电压U近似地等于E，即：U≈E=4.44fBSW当U、B确定后，若提高f，则S减小，W减少，因此，变压器的重量和体积就可以大大减小。
这样，就能使整机的重量和体积显著减小。
不仅如此，还因为频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下：1.体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。
2.高效节能，效率可达到80%~90%，比传统焊机节电1/3以上。
3.动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。
4.适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。
5.可一机多用，完成多种焊接和切割过程。
逆变电源现在所用的开关元件有SCR(晶闸管)、GTR(晶体管)、MOSFET(场效应管)及IGBT(兼有GTR和MOSFET优点的一种电子元件)。
IGBT有取代其他几种开关元件之势，IGBT逆变焊机是当今世界焊机技术的重大进步，发展的新潮流。
焊接机头是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热，并不断送进焊接材料，同时机头自身向前移动，实现焊接。
手工电弧焊用的电焊钳，随电焊条的熔化，须不断手动向下送进电焊条，并向前移动形成焊缝。
自动焊机有自动送进焊丝机构，并有机头行走机构使机头向前移动。
常用的有小车式和悬挂式机头两种。
电阻点焊和凸焊的焊接机头是电极及其加压机构，用以对工件施加压力和通电。
缝焊另有传动机构，以带动工件移动。
对焊时需要有静、动夹具和夹具夹紧机构，以及移动夹具和顶锻机构。
三、逆变电源的发展方向逆变电源总的发展趋向是向着大容量、轻量化、高效率、模块化、智能化发展并以提高可靠性、性能及拓宽用途为核心，愈来愈广泛应用于各种弧焊方法、电阻焊、切割等工艺中。
高效和高功率密度（小型化）是国际弧焊逆变器追求的主要目标自之一。
高频化和降低主要器件的功耗是实现这一目标的主要技术途径。
当前，在日、欧等国和地区，20KHz左右的弧焊逆变器技术已经成熟，产品的质量较高且产品已系列化。
逆变电焊机电源的谐波抑制分析1.1谐波产生原因自第一台300A晶闸管弧焊逆变电源以来,弧焊逆变电源有了很大发展,经历了晶闸管逆变,大功率晶体管逆变,场效应逆变以及IGBT逆变,其容量和性能大大提高,目前弧焊逆变电源已成为工业发达国家焊接设备的主流产品[1]。
弧焊逆变电源作为一种典型的电力电子装置,虽然具有体积小、质量轻、控制性能好等优点,但其电路中存在整流和逆变等环节,导致电流波形畸变,产生大量的高次谐波。
高次电压和电流谐波之间存在严重相移,导致焊机的功率因数很低。
谐波产生的原因主要有以下两方面因素:(1)逆变电源内部干扰源逆变电源是一个强电和弱电组合的系统。
在焊接过程中,焊接电流可达到几百甚至上千安培。
因电流会产生较大的电磁场,特别在逆变主电路采用高逆变频率的焊接电源系统中,整流管整流,高频变压器漏磁,控制系统振荡,高频引弧,功率管开关等均会产生较强的谐波干扰。
其次,钨极氩弧焊机如果采用高频引弧时,由于焊机利用频率达几十万赫兹,电压高达数千伏的高频高压击穿空气间隙形成电弧,因此高频引弧也是一个很强的谐波干扰源。
对于计算机控制的智能化弧焊逆变电源来说,由于采用的计算机控制系统运行速度越来越高,因此控制板本身也成了一个谐波干扰源,对控制板的布线也提出了较高的要求。
(2)逆变电源外部干扰源电网上的污染对电源系统来说是较为严重的干扰,由于加到电网上的负载千变万化,这些负载或多或少对电网产生谐波干扰,如大功率设备的使用使电网电压波形产生畸变,偶然因素造成瞬时停电,高频设备的开启造成电网电压波形具有高频脉冲、尖峰脉冲成分。
另外在焊接车间内,由于不同焊接电源在使用时接地线可能相互连接,因此如不采取相应的措施,高频成分的谐波信号很容易窜入控制系统,使电源不能正常工作,甚至损坏。
1.2谐波的特点及危害弧焊逆变电源以其高效率电能转换著称,随着功率控制器件向实用化和大容量化方向发展,弧焊逆变电源也将跨入高频化、大容量的时代。
弧焊逆变电源对电网来说,本质上是一个大的整流电源,由于电力电子器件在换流过程中产生前后沿很陡的脉冲,从而引发了严重的谐波干扰。
逆变电源的输入电流是一种尖角波,使电网中含有大量高次谐波。
高次电压和电流谐波之间存在严重相移,导致焊机的功率因数很低。
低频畸变问题是当前电力电子设备的一个共性问题,目前在通信行业、家电行业都已引起相当的重视。
另外,目前逆变焊机多采用硬开关方式,在功率元件的开关过程中不可避免地对空间产生谐波干扰。
这些干扰经近场和远场耦合形成传导干扰,严重污染周围电磁环境和电源环境,这不仅会使逆变电路自身的可靠性降低,而且会使电网及临近设备运行质量受到严重影响。
2 弧焊逆变电源常用的谐波抑制措施2.1无源滤波器(Passive Filter,简称PF)传统的谐波抑制和无功功率补偿的方法是电力无源滤波技术,又称间接滤除法,即使用电力电容器等无源器件构成无源滤波器,与需要补偿的非线性负载并联,为谐波提供一个低阻通路,同时提供负载所需的无功功率。
具体而言是将畸变的50Hz正弦波分解成基波及相关的各次主谐波成分,然后采用串联的谐振原理,将由L,C(或者还有R)组成的各次滤波支路调谐(或偏调谐)到各主要谐波频率形成低阻通道而将其滤除[2-3]。
它是在已产生谐波的情况下,被动地防御,减轻谐波对电气设备的危害。
无源滤波方案成本低,技术成熟,但是也存在以下不足:(1)滤波效果受系统阻抗的影响;(2)由于其谐振频率固定,对于频率偏移的情况效果不好;(3)与系统阻抗可能发生串联或并联谐振,造成过负荷。
在中小功率场合,正逐步被有源滤波器所替代。
2.2有源滤波器(ActiveFi1ter,简称AF)早在20世纪70年代初,就有学者提出有源功率滤波器的基本原理,但由于当时缺乏大功率开关元件和相应的控制技术,只能用线性放大器等方法产生补偿电流,存在着效率低、成本高、难以大容量化等致命弱点而未能实用化。
随着电力半导体开关元件性能的提高,以及相应的PWM技术的发展,使得研制大容量低损耗的谐波电流发生器成为可能,从而使有源滤波技术走向实用化,当系统中出现谐波发生源时,用某种方法产生一个和谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流,且和成为谐波发生源的电路并联连接来抵消谐波发生源的谐波,使直流侧的电流仅为基波分量,不含有谐波成分。
当谐波发生源产生的谐波不能被预计出是何种高次谐波电流,且随时发生变化时,则必须从负载电流il中检测出谐波电流ih信号,经检测后的谐波电流ih信号,经过调制器进行调制,并按制定的方法转换为开关方式控制电流逆变器工作方式,使电流逆变器产生补偿电流ifm并注入到电路中,以便抵消谐波电流ih逆变主电路一般采用DC/AC全桥式逆变器电路,其中的开关元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型电力半导体元件,借助开关元件的通断,控制输出电流波形,产生所需的补偿电流。
电力有源滤波器作为抑制电网谐波和补偿无功功率,改善电网供电质量最有希望的一种电力装置,与无源电力滤波器相比,具有以下优点[5]:(1)实现了动态补偿,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应;(2)可同时对谐波和无功功率进行补偿,且补偿无功功率的大小可做到连续调节;(3)补偿无功功率时不需储能元件,补偿谐波时所需储能元件容量也不大;(4)即使补偿对象电流过大,电力有源滤波器也不会发生过载,并能正常发挥补偿作用;(5)受电网阻抗的影响不大,不容易和电网阻抗发生谐振;(6)能跟踪电网频率的变化,故补偿性能不受频率变化的影响;(7)既可对一个谐波和无功功率单独补偿,也可对多个谐波和无功功率集中补偿。