高压变频器输出谐波对电动机的影响
浅析变频器输出功率与电机“功率”的关系
设备管理与维修2021翼6（上）浅析变频器输出功率与电机“功率”的关系李东1，邓仁明2，刘国靖1，游长俊3（1.中国石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司东部分公司，河北沧州062650；2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司页岩气勘探开发项目经理部，四川成都610100；3.中国石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司，四川成都610100）摘要：随着国家能源结构的调整，原来普遍使用的以天然气爆燃为动力的整体式压缩机组基本被放弃，以清洁能源电力为动力的电动式压缩机组得以大量应用。
通过实际案例，分析电动式压缩机组变频器输出功率与压缩机组实际负载消耗功率的关系，提出变频器选型原则及注意事项。
关键词：变频器输出功率；电机有功功率；空载电流中图分类号：TN773文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.06.050引言随着国家能源结构的调整，电动式压缩机组在石油行业应用的增多，压缩机组生产厂家不断发现变频器输出功率与压缩机组消耗功率不对等的问题。
例如某用户1000kW 压缩机组在新疆吐哈油田现场运转良好，得到用户一致好评，但变频器输出功率和压缩机组消耗功率相差很大，不匹配问题是压缩机生产厂家亟待解决的技术难题。
1变频器输出功率某4500kW 压缩机组，电机额定电压10kV ，额定电流300A ，变频器启动平稳运行后显示电流80A ，此时的电流为电机的空载电流。
电机带动联轴器启动平稳运行后，变频器显示电流为85A 。
根据功率计算公式P =1.732UI cos 渍,P =1.732伊10kV伊85A伊0.86=1266kW ，其中，cos 渍是电机功率因数，取值0.86；P 是变频器的输出功率，即电机的输入功率。
然而通过软件计算压缩机负载，当前电机负载应该只是15%，即压缩机此时消耗的功率应是4500kW伊15%=675kW 。
变频器输出功率和压缩机消耗的功率相差为1266kW-675kW =591kW ，该值就是电机的无功功率。
高压变频器原理
高压变频器原理
高压变频器是一种用于控制电机转速的设备，其原理是通过改变电源电压的频率来控制电机的转速。
高压变频器主要由直流电源、整流器、滤波器、逆变器和输出滤波器等组成。
首先，直流电源将交流电转化为直流电，并通过整流器和滤波器将其变成稳定的直流电。
然后，直流电源将直流电转换为需要的频率的交流电，通过逆变器将其变成交流电信号，并通过输出滤波器来除去噪声和谐波。
高压变频器的控制原理是通过改变逆变器的输出电压频率来改变电机的转速。
导弹，逆变器的输出频率通常是可调的，可以根据需要改变。
当输出频率增加时，电机的转速也会增加，而当输出频率减少时，电机的转速也会减少。
高压变频器通过改变逆变器的输出电压频率，改变电机的供电频率，从而实现对电机转速的精确控制。
此外，高压变频器还可以实现电机的软启动和软停止，避免电机在启动和停止过程中产生的过大的力矩冲击。
总的来说，高压变频器是一种通过改变电源电压的频率来控制电机转速的设备。
它的工作原理是通过逆变器改变输出电压的频率，从而实现对电机转速的准确控制。
变频器谐波分析及故障处理
故障维修·变频器谐波分析及故障处理doi:10.16648/ki.1005-2917.2019.04.078变频器谐波分析及故障处理吴长品（楚雄滇中有色金属有限责任公司，云南楚雄 675000）摘要：本文主要介绍变频器谐波产生的原理、变频器受到谐波干扰的故障及其它变频器常见的故障处理方法。
关键词：谐波；干扰；故障处理引言近年来，由于生产工艺的改进、企业对低成本的最求以及国家对节能降耗的要求，生产企业很多设备要求使用变频器调速。
但在变频器使用过程中经常会遇到变频器谐波干扰，进而导致设备出现故障。
本文主要讲述了变频器谐波产生的原理，通过介绍我厂高低压变频器调试过程中的遇到的故障问题来分享变频器受到谐波干扰的故障故障处理方法。
1. 变频器谐波产生原理及预防措施1.1 变频器谐波产生原理变频器的主电路大多为交–直–交构成，即交流整流成直流，再由直流变成交流，从外部输入到电网中的工频（中国采用的是50Hz）电源，通过三相桥式进行整流，通过整流变为直流，然后进行叠加，接着再通过滤波电容进行滤波以及率晶体管逆变最后获得频率可变的交流电源，在整流、逆变的过程中，会产生一定量的高次谐波。
所谓的谐波就是除了与电网基础波形频率相同的非正弦电量分量外，还存在一部分（略大于）大于电网基波频率的分量，这种分量就是我们所称的谐波。
一般情况，我们可以将谐波频率与基波频率的比值定义为谐波次数。
对变频器来讲，这种谐波就是一个干扰量。
1.2 谐波干扰途径变频器谐波干扰的途径主要有两种，分别是传导和辐射。
在进行传导的过程之中，和变频器输出线相距较近的平行敷设导线就会产生电磁耦合，进而会产生干扰。
另外，变频器所产生的谐波还会形成辐射，进而对起附近的电仪设备带来干扰。
1.3 抑制谐波干扰的措施1.3.1 在变频器输入侧的措施：（1）将将变频器的供电电源和其他设备的电源隔离开来，相互独立，或者是安装隔离设备将谐波电流切断。
（2）加装交流电抗器。
高压变频器对电网与电动机的影响
工 业 技 术1 高压变频器概述变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电装置。
高压变频器在20世纪80年代中期才开始投入市场,但随着大功率高性能的电力电子器件的速度发展和市场的巨大推动力,高压变频器近20年的发展非常速度。
使用器件已从S CQ.G TO晶闸管,GT R发展到IGBT.IGCT和IECT。
功率范围从几百千瓦发展到几十兆瓦,现在高压变频器的设计制造和检测技术已经成熟,可靠性有充分的保障,使用面越来越广,我国有多个厂家可以生产高压变频器。
2 国内变频器厂家介绍目前,主要国内生产厂家有北京利德华福、四川东方凯奇、湖北三环、山东风光、哈尔滨九洲、北京台康电气、广东中山朋。
四川成都佳灵(采用无变压器模式,号称世界性突破)北京利德华福与东方凯奇公司,生产该产品时间最长，业绩也最多,在市场可称为第一梯队。
湖北三环，北京合康电气，山东风光哈尔滨九州仅有不到30台,业绩为第二梯队其余的为第三梯队。
截止到2005年为止,国内投资的高压变频器约1000左右,国内生产稳定运行的就频器在1600k W以下,最大试运行的变频器在2200k W左右,且全部为风冷,与国外在3500kW以上液泠的现状有较大差距,国内的厂家基本走的失量叠加型的技术线路。
3 国内与国外变频器的比较高(中)压变频器通常指电压等级在IkV 以上的大容量变频器按照国际惯例,供电电压小于10k V而大于等于1k V时称中压,大于等于10kV时称高压相应额定电压的变频器应分别称为中压变频器和高压变频器。
我国习惯1k V以上的电气设备均称为高压设备有的变频器生产企业将电压范围为1kV～3kV称为中压变频器,电压范围为6kV～10kV及以上的称为高压变频器。
4 使用高压变频器后对电网的谐波,功率因数等方面的影响4.1谐波在电力系统中,理想条件下,希望电流和电压均为正弦波,当工作时,电流就会成非正弦波,非正弦电流在电网阻抗上产生电压降,从而造成负载侧的电压波形也变成为非正弦波,对于周期性的非正弦波。
变频技术：变频技术考试考试题模拟考试_0.doc
变频技术：变频技术考试考试题模拟考试考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、问答题什么是软开关，什么是硬开关？ 本题答案： 2、填空题在模拟量控制线中，由于模拟量信号的抗干扰能力较差，因为必须采用（ ），在连接时，屏蔽层靠近变频器一侧应接变频器的（ ），另一端应（ ）。
本题答案： 3、单项选择题卷扬机负载转矩属于（ ）。
A ．恒转矩负载 B ．恒功率负载 C ．二次方律负载 D ．以上都不是 本题答案： 4、问答题一般的通用变频器包含哪几种电路？ 本题答案： 5、问答题试说明GTR 三种缓冲电流的特点？ 本题答案： 6、问答题姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------矢量控制的理念是什么？矢量控制经过哪几种变换？本题答案：7、问答题变频器为什么要垂直安装？本题答案：8、填空题变频器的干扰主要包括有（）两部分。
本题答案：9、填空题点动频率是指变频器在（）时的给定频率。
本题答案：10、问答题电动机的额度功率是它吸收电能的功率吗？本题答案：11、名词解释外接给定本题答案：12、判断题对于连续工作的负载来说，由于电动机在运行期间不能够到达稳定温升，因此允许电动机过载。
本题答案：13、填空题旋转体的惯性，常用（）来度量。
本题答案：14、问答题交-交变频有什么优点和缺点？本题答案：15、单项选择题多段速度运行是指（）。
A.在几个不同的频率下运行B.在同一个频率下运行C.在工频下运行D.不运行本题答案：16、填空题变频器输入侧的额定值主要是（）和（）。
高压电机变频改造后综合保护配置方案
高压电机变频改造后综合保护配置方案摘要：随着电力电子技术的发展，变频器在电厂得到了广泛应用。
目前的新建电厂，重要辅机如风机、水泵等，一般均要求考虑配置变频器拖动；越来越多的已建电厂正在进行或已完成高压电动机采用变频器的改造。
高压电动机采用采用变频器拖动后，电动机保护如何配置才能保证机组安全可靠的运行，成为电厂、设计院、保护厂家关注的问题。
关键字：大型电动机；变频；保护配置1变频方式下电动机保护面临的问题采用变频装置后，电动机实现了软启动，启动电流从零开始平滑上升，启动电流显著减小，只有额定电流的1.2～1.5倍（工频可达5倍左右），电动机可以在较小的电流下实现加速、减速，发热较小。
但是，同时启动时间却有所延长。
这对按照躲过启动电流整定的保护和按启动时间整定的保护会带来一定的影响。
据实验实测，移相变压器将会产生5-6倍励磁涌流。
变频器输出侧频率将根据现场运行情况不断调整和变化，输出侧电流的频率可在0.2～400Hz内变化，同时变频器输出侧电流存在一定谐波分量，尤其当电动机在低频段工作时，谐波分量更高。
由于谐波电流的影响，电动机的发热量较工频运行方式下有所增加。
高压电动机变频运行后，电流互感器更容易饱和。
根据电磁式互感器的工作原理，在电压一定的情况下，频率和磁通成反比关系。
频率越低，互感器通过的磁通越大。
因此，在低频情况下．传统的工频互感器极容易发生饱和。
对于变频调速系统，由于附加了变频器装置，变频器的输入电流和输出电流在频率和相位上没有必然的联系。
这是影响电动机继续使用相量差动保护的最大障碍；电动机相量差动保护的工作原理是基于比较电动机两端电流的大小与相位的。
然而变频器输入输出侧的电流在相位上不一致，在工频运行方式下的差动保护中，即使电动机在正常工作情况下也会有相当数量的差流出现。
但是，对于电动机的输入和输出电流，它们的频率和相位是一致的，因此可以考虑对电动机单独进行差动保护，差动保护所需电流取自电动机的输入侧和输出侧。
高压变频器对电动机的影响探讨
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Ｓｃｅ ｃ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ１ ｒ ｔｏ ｅ ａｄ ｉｎ ｅ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｉ ０ ａ ｉｎ Ｈ ｒ ｌ ｌ ｆ
工 业 技 术
高压变频器对 电动机 的影响探 讨
成 军
（ 四川双流 机场登机桥 服务部 四川成都 ６ ２ ２ １ ０ ） ０ 摘 要 ：本文对 高压 变频器对 电动机的 影响作 了较 为完整 的分析 ， 讨论 高压 变频 器对 电动机 的影 响及 解决 办法。 关键 词 ：高压 变频器 输 出谐波 输 出ｄ ／ ｔ 电动机 ｕｄ 中圈分类 号 ： Ｎ ７ Ｔ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ７ － ９ Ｘ ２ ０ ） ｌｂ －Ｏ ７ － １ ６ ４ ０ ８ （０ ８１ （） ０ ６ ０ 随 着 用 电容 量 的 不 断 增 加 ， 了 减 少 为 线 路损 耗 ， 国以 及 欧 美 发达 国 家 ， 将 配 我 都 电 电压 等 级 向 更 高 方 向 发 展 ， 内 将 会 逐 国 步 形成 ｌｋ Ｏ Ｖ主 配 电回 路 并相 应 配 置 １ ｋ ＯＶ 等 级 的 高 压 交 流 电机 的 主 流 趋 势 。 目前 ， 高 压 变 频 器 没 有 统 一 的 电路 拓 扑 结 构 ， 由 于 变 频 器对 电动 机 的影 响主 要 取 决 于 变 频 器 逆 变 电路 的 结 构 和 特 性 。 因 而 ， 同 电 不
不同的 。
的使 用 ， 变频 器 输 出 电压 变化 率 ｄ ／ ｔ 对 ｕｄ 电动机绝缘产生的影响越来越严 重。ｄ ／ ｕ ｄ 取 决于 两 个方面 ：一是 电压跳 变台 阶 的 ｔ 幅 值 ， 与 变 频 器 的 电 压 等 级 和 主 电路 结 它 构 有 密 切 的 关 系 ；二 是逆 变器 功 率 器件 的 开 关速 度 ， 关速 度越 高 ， ｕ ｄ 越 大 。普 开 ｄ／ ｔ 通 的二 电平 和三 电平 Ｐ Ｍ 电压源 型 变频 Ｗ 器 由于 输 出 电 压 跳 变 台 阶 较 大 ， 电压 的 相
变频器带来的谐振问题
变频器带来的谐振问题主要包括以下几个方面：
1.机械谐振：当变频器运行到某个频段或频率时，输出的频率与
电动机固有的频率形成邻频或者是倍频关系，从而导致机械谐
振。
2.电磁谐振：由于变频器输出电压和电流含有高次谐波，特别是
当输出电压波形为矩形波时，其包含的谐波分量更多，所以可
能会引起电磁谐振。
3.变频器或变频器参数设置不合适：如果变频器的输出扭矩不适
当，或者是输出端三相不平衡，都可能引发电动机的振动问题。
4.电动机问题：电动机的品质问题或者未固定好也可能导致振动。
针对这些谐振问题，可以采取多种措施进行解决，例如更换更大电流的空气开关、检查谐振系统回路是否短路、检查分压器的信号线通断、检查每一只电抗器的通断、检查励磁变压器的高低压线圈的通断、检查分压器的高低压电容臂的通断、装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断等。
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高压变频器输出谐波对电动机的影响
时间:2012-10-05 10:51来源:未知 作者:360期刊网 点击: 107 次 目前、髙压变频器没有统一的电路拓扑结构，由于变频器对电动机的影响主要取决于变频器逆变电路的结构和特性。
因而，不同电路拓扑结构的变频器对电动机的影响也是不同的。
输出谐波对电动机的影响主要有谐波引起电动机附加发热、导致电动机额外温升，电动机要降容使用，由于输出波形失真，增加电动机的重复峰值电压，影响电动机绝缘；同时，谐波还会引起电动机转矩脉动。
噪声增加。
高次谐波引起的损耗增加主要表现在定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗以及附加损耗的增加。
其中影响最为显着的是转子铜损耗，因为电动机转子是以接近基波频率旋转速度旋转的，因此对于髙次谐波电压来说，转子总是在转差率接近1 的状态下旋转，所以转子铜损耗较大，而且在这种情况下，除了直流电阻引起的铜损耗外，还必须考虑由于肌肤效应所产生的实际阻抗增加而引起的铜损耗。
普通的电流源型变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似，都是120
度的方波，含有较大的谐波成分，总谐波电流可以达到307。
左右。
为了降低输出谐波，也有采用输出12脉动方案或设置输出滤波器，输出波形会有很大的改善，但系统的成本和复杂性也会大大的增加。
输出滤波器换相式电流型变频器固有的滤波器可以起到一定的滤波作用，所以速度较高时，电动机电流波形有所改善。
三电平变频器与普通的电平变频器相比，由于输出相电压电平数增加，毎个电平幅值相对下降，提髙了输出电压谐波消除算法的自由度，在相同开关频率的前提下，可使输出波形质量比二电平变频器有较大的提高，但输出因谐波使电压波形失真仍达297。
电动机电流谐波失真达177。
必须采用专用的电动机，如果采用普通电动机，必须设置输出滤波器。
基波旋转磁动势和6倍频率的转子谐波电流共同作用，产生6倍频的脉动转矩， 所以6脉动输出电流源型变频器含有较大的6倍频率脉动转矩。
电流源型变频器采用12脉动多重化后，输出电流波形有较大改善，由于5次和7次谐波基本抵消，6倍频率脉动转矩大大降低，剰下的主要为12倍频率的脉动转矩，总的转矩脉动明显降低。
脉动转矩在低速时对电动机转速的影响尤为明显。
对三相电动机而言，由于60± 1次谐波存在，产生的电磁转矩为。
电动机的转速脉动有以下规律：转速脉动频率分别为电动机基波角频率10.611 倍，其幅值与变频器输出的基波角频率03 或频率0成反比，即输出频率（或电动机转速）越低，转速波动越大，也就是说，电动机在低速运行情况下，为了使转速波动量维持在同一水平，对输出谐波抑制的要求更髙。
转速脉动幅值与变频器输出的谐波次数0成反比，即低次谐波所引起的转速脉动比高次谐波的影响更大。
所以，要使电动机的转速脉动较小，首先要消除或抑制变频器输出的低次谐波， 将输出谐波往高频推移，不失为减少转速脉动的有效办法。
三电平变频器在不采用输出滤波器时，也会产生较大的转矩脉动， 采用输出滤波器后，转矩脉动可大大降低。
由于高速电力电子器件的使用，变频器输出电压变化率对电动机绝缘产生的影响越来越严重。
取决于两个方面：一是电压跳变台阶的幅值，它与变频器的电压等级和主电路结构有密切的关系，二是逆变器功率器件的开关速度，开关速度
越高越大。
普通的二电平和三电平电压源型变频器由于输出电压跳变台阶较大，相电压的跳变分别达到直流母线电压和一半的直流母线电压，同时由于逆变器功率器件开关速度较快，会产生较大的也。
高的相当于在电动机线圈上反复施加陡度很大的冲击电压，使电动机绝缘承受严酷的电应力，尤其当变频器输出与电动机之间电缆距离较长时，由于线路分布电感和分布电容的存在，会产生行波反射放大作用，在参数适合时，加到电动机绕组上的电压会成倍增加， 引起电动机绝缘损坏。
所以这种变频器一般需要特殊设计的电动机，电动机绝缘必须加强。
如果要使用普通的电动机，必须附加输出滤波器。
共模电压（也叫零序电压），是指电动机定子绕组的中心点和地之间的电压。
电流源型变频器逆变器的工作原理与整流器大致相同，因此逆变器输入直流中心对电动机中心点的电压2111波形与II 111（5波形大致相同，只是5：1111^和01110的颊率不一样，随着变频器输出频率的变化而变化。
由于输出频率一般不等于电网频率， 且它们的频率不断变化，所以共模电压可以在某个时刻达到最大值。
所以共模电压最大可接近相电压的峰值，如果电源的中心接地，电动机的机壳也接地，这样共模电压就施加到电动机定子绕组的中心点和机壳之间。
这样高的共模电压使电动机绕组承受绝缘应力为电网直接运行情况下的4 倍，严重影响电动机绝缘。
当没有输入变压器时，共模电压会直接施加到电动机上，增加绕组对地的电应力，引起绝缘击穿，影响电动机的使用寿命。
如果设置输入变压器（变压器二次侧中心不能接地），则共模电压有输入变压器和电动机共同承担，按照输入变压器一次、二次绕组间的分布电容和电动机绕组对机壳的分布电容（两个容抗串联）进行分配。
由于一般输入变压器的分布电容大大小于电动机绕组对机壳的分布电容的共模电压由输入变压器来承担，只要考虑加强输入变压器的绝缘即可，而变压II 的绝缘加强，相对电动机要容易得多。