软启动器工作过程中的谐波分析及抑制
谐波产生、危害及如何抑制谐波
谐波产生、危害及如何抑制谐波1分析低压配电系统中谐波1-1什么是供电系统的谐波对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到和电网基波频率相同的分量，还包括许多大于电网基波频率分量，这些电量就被称为谐波。
谐波频率和基波频率比值（n=fn/f1）被称之为谐波次数。
电网中有时也会有非整数谐波存在，即为非谐波或称为分数谐波。
谐波其实是一种干扰量，会使电网受到“污染”。
电工技术主要研究谐波是如何产生的、及怎样传输、如何测量、造成危害及抑制。
谐波大小通常用总谐波畸变率来表示，在周期性交流量中的谐波含量的均方根值和它的基波分量的均方根比值（用百分数来表示）；电压总谐波畸变率用thdu表示；电流总谐波畸变率用thdi表示。
1-2电网谐波的主要来源（1）由于发电系统中发电机三相绕组在制造过程中很难做到完全对称，铁芯也很难做到绝对均匀一致等原因，所以发电时多少会产生一些谐波，总体来说数量较小。
（2）输配电系统中产生的谐波：主要是输配电系统中电力变压器产生的谐波，由于电力变压器铁芯饱和，磁化曲线的非线性，加上设计时要考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线上接近于饱和段，就使磁化电流呈现尖顶波形，从而就含有了奇次谐波。
它的大小是与磁路的结构形式、铁芯饱和度相关。
其饱和度越高，电力变压器工作点就会越远地偏离线性，从而造成谐波电流就越大。
（3）用电设备所产生谐波是因为供电系统中存在着非线性负荷，当电流流过和所加的电压不是线性关系时，就会发生非正弦电流，这就是谐波电流。
非线性负荷设备有开关电源（smps）、调速装置、电子荧光灯镇流器、不间断电源、包含磁性铁芯设备以及部分家用电器（如电视机、计算机）等。
1-3半导体整流设备由于半导体广泛应用于开关电源、不间断电源等许多方面，由其产生的谐波给电网造成大量的电污染。
半导体整流装置是采用移相控制，从电网吸收了缺角的正弦波，从而给电网剩下的是另一部分缺角正弦波，在剩下部分中就会含有大量谐波。
谐波危害及抑制谐波的方法
谐波危害及抑制谐波的方法谐波是指频率高于基波的电磁波，它们会频繁出现在我们的电力系统和其他电力设备中。
虽然谐波在一些应用中可产生有益效果，但在大多数情况下，它们都是一种电力质量问题，会给电力系统和其他设备带来一系列危害。
1.设备损坏：谐波会增加设备内的电流和电压，导致设备发热加剧，并可能引起设备元件过热、熔断或焚毁。
此外，频繁的谐波还会引起设备的机械振动，造成设备损坏。
2.电力系统不稳定：谐波引起系统的电流和电压的波形失真，导致电力系统不稳定。
此外，谐波会导致电力系统中的谐振现象，这些谐振可以引起电力系统中的电流和电压急剧增加，可能破坏设备。
3.通信干扰：谐波会产生大量的高频干扰信号，这些信号可能干扰无线通信和其他电磁波设备的正常运行。
在高度电子化的社会中，这种通信干扰可能会带来严重的问题。
为了抑制谐波带来的危害，可以采取以下方法：1.装置谐波滤波器：谐波滤波器用于减小电力系统中的谐波。
滤波器通常会将谐波通过处理电路转化成其他形式，或者将它们绕过电力系统，以防止它们对设备和系统产生影响。
2.使用变压器：变压器可以用来减小谐波的影响。
通过在电力系统中安装特定的谐波抑制变压器，可以将谐波电流限制在合理的范围内，从而降低谐波的危害。
3.电源滤波器：为敏感设备提供干净的电力供应也是一种有效的抑制谐波的方法。
电源滤波器可以滤除电力供应中的谐波元素，从而降低谐波对设备的危害。
4.合理的电源设计：在电力系统设计阶段，可以采取一些措施来减小谐波的生成。
例如，选择适当的线路，减小高谐波的产生，或者选择低谐波的电力设备。
5.故障检测和维护：及时发现和处理设备和系统中的谐波问题至关重要。
定期进行电力设备的检查和维护，可以发现并消除谐波带来的潜在危害。
总而言之，谐波在电力系统和其他电力设备中的存在可能带来很多危害。
为了抑制这些危害，我们可以采取各种措施，包括使用谐波滤波器、变压器、电源滤波器、合理的电源设计以及进行定期的检查和维护。
浅谈谐波的分析及抑制
浅谈谐波的分析及抑制作者：戴斌来源：《科技资讯》 2012年第31期戴斌(太原供电公司山西太原 030001)摘要:由于非线性元件的存在,电力电网中产生大量的高次谐波,严重影响着电网质量和用电安全。
为了提高电网质量必须对电网进行谐波治理。
本文主要分析了电网中谐波产生的原因和当今几种抑制谐波的方法。
关键词:谐波补偿滤波中图分类号:TM714 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(a)-0063-01在现实生产生活中,往往对电网质量要求比较高的企业往往相对科技含量较高,创造的社会产值比较大,电网中高次谐波的存在,极大地影响了这些电力用户的正常运作,严重阻碍了企业的发展和社会财富的积累。
因此,电力系统的谐波治理是十分必要的。
谐波治理在当今社会生产中也越来越受重视,越来越多的企业在谐波治理方面投入更多的资金和精力。
1 电力系统高次谐波产生的原因和危害1.1 谐波产生的原因谐波的产生是因为电网中大量非线性元件的存在,例如各种电动机,整流装置,逆变器和各种感应炉等,这些非线性元器件在工作时会引起电源电压和电流畸变,产生大量的高次谐波分量的电压和电流。
其中,50 Hz为基波分量,100 Hz为二次谐波分量,150 Hz为三次谐波分量,以此类推。
同时,不同的非线性原件在电网中产生的主要谐波的分量不同,并且不同的高次谐波分量在电网中所表现出来的特性也各不相同。
此外,谐波电压和电流中所占比例较大的往往是次数较低的谐波分量。
1.2 高次谐波的危害高次谐波对电网危害巨大。
主要表现为,一方面影响产生谐波设备自身的正常运作。
例如电动机、变压器和发电机在运行中产生高次谐波谐波,过高的谐波电压有可能击穿绕组绝缘层；同时铁损和铜损也会因为高次谐波电流的存在而增加,从而导致设备正常运行时温度升高,降低设备的输出功率,甚至导致设备的使用寿命大大缩短。
另外,高次谐波会导致电机噪声增大,影响工作人员的正常生产,从而对产品质量造成影响。
煤矿井下软启动器的网侧谐波分析
器 同时 启动 、 行 时谐波 电流 叠加 ，会造成 网侧 电流 严重 畸变 。通过 分析 表 明，软启 动器 是煤矿 井下 的主要 谐波污 染源 ， 运 它 的启动 、运 行会 影响 网侧敏 感设备 的正 常运 行 。该成果 为研 究煤 矿井 下谐 波抑制 装置提 供 了理论 基础 。 关 键 词 ：谐 波 ； 软启 动 ； 电 网 中 图分 类号 ： Ｔ １ Ｐ２ １ 文 献标 识码 ：Ａ
第２ ９卷 第 ２期
、ｏ ． ９ ，１２ Ｎｏ． ２
文 章编号 ： １ ０ － ５ ２２ １ ） ２０ ７ — ３ ０ ８０ ６ （０ ００ ．２ １０
辽 宁 工程技 术 大学学报 （自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｏ ｉｇＴ ｃ ｎ ｃ ｌ ｉｅｓｔ （ ｔｒｌ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ａ ｎｎ ｅ ｈ ｉａ ｖ ｒｉ ｏＬ Ｕｎ ｙ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ） Ｓ
２１ ０ ０年 ４月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＡｏｒ． ２０１ ０
煤矿 井下软 启动器 的网侧 谐波分析
周玉峰 ，乔
摘
和
（． １民泰 电 器有 限 责 任 公 司 ， 黑龙 江 双 鸭 山 １５ ０ ；２辽 宁 工 程 技 术 大 学 电气 与控 制 工程 学 院 ， 辽 宁 阜 新 １３ ０ ） ５ １０ ． ２ ０ ０
Ｃｏ ｔ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇＬｉｏ ｉ ｇＴ ｅ ｅ ｉａ ｉｅ ｓ ， ｕ ｉ ２ ０ ０ Ｃｈ ｎ ） ｎｒ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ａ ｎ ｎ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｖ ｒｉ Ｆ ｘｎ １ ３ ０ ， ｉ ａ Ｕｎ ｙ ｔ
电机软启动器的故障分析及优化方案
电机软启动器的故障分析及优化方案电机软启动器是一种用于控制电机启动过程中电流和电压的装置，其主要作用是减少电机启动时的冲击和应力，延长电机使用寿命。
在实际应用中，电机软启动器也会出现故障，影响电机的正常运行。
本文将针对电机软启动器的故障进行分析，并提出优化方案。
1. 电流过大：电机启动过程中，如果电机软启动器控制不准确或者设置不当，可能会导致电流过大，超出电机额定电流范围，从而造成电机过载、烧毁或者引起线路短路等故障。
2. 电压波动：电机启动时，如果电源电压波动较大或者电机软启动器反应速度慢，可能会导致电压输入不稳定，进而影响电机正常运行，甚至引起电机无法启动或者转动不平稳等现象。
3. 软启动器损坏：电机软启动器本身也可能发生故障，如电路板损坏、继电器失效、接触器老化等。
这些故障可能导致软启动器无法正常工作或者产生误动作，进而影响电机的启动和运行。
为了解决以上故障问题，可以采取以下优化方案：1. 设备选型：在选择电机软启动器时，需要根据电机的特性和工作环境来合理选取，确保软启动器具备足够的容量和性能，以满足实际需求。
2. 参数设置：在软启动器的参数设置方面，需要根据电机的额定功率、电压和负载情况等因素进行合理调整。
建议设置合适的启动时间和启动曲线，以降低电流冲击和电压波动。
3. 维护保养：定期对电机软启动器进行维护保养，如清洁电路板、检查继电器和接触器的工作状态等，以确保软启动器的可靠性和稳定性。
4. 增加保护装置：在电机软启动器的输入端或输出端添加合适的保护装置，如过流保护器、过压保护器和欠压保护器等，以提高系统的安全性和稳定性。
电机软启动器是现代电机控制系统中常用的装置，通过对其故障进行分析，我们可以采取一系列的优化方案，提高软启动器的可靠性和性能，保证电机的正常启动和运行。
在实际使用过程中，还应注意合理使用和维护，及时发现和解决故障问题，确保电机系统的正常运行。
谐波产生的根本原因及治理对策
谐波产生的根本原因及治理对策谐波是指在电力系统中产生的频率为基波频率的整数倍的波动。
它是电力系统中普遍存在的一种现象，但过多的谐波会对电力系统的正常运行和设备的安全性产生很大影响，因此需要采取相应的治理对策来解决这个问题。
1.非线性负载：当电力系统中存在非线性负载时，如电弧炉、电焊机、电子设备等，其工作特性会产生谐波。
这是谐波产生的主要原因之一2.电力电子装置：现代电力系统中广泛使用的各种电力电子装置，如变频器、整流装置等，也会引入大量谐波。
3.潮流分布不均匀：当电力系统中的潮流分布不均匀时，也会导致谐波的生成和传播。
针对谐波的治理对策主要有以下几方面：1.使用滤波器：在电力系统中安装滤波器可以消除或降低谐波对系统的影响。
滤波器的选择要根据谐波的频率和大小来确定。
2.设计合理的系统：在电力系统的设计阶段，应考虑到非线性负载和电力电子装置可能带来的谐波问题，采取相应的额外措施来减少谐波的产生。
3.提高设备的抗谐波能力：针对电力系统中的关键设备，如变压器、电容器等，可以采用提高抗谐波能力的设计和制造技术，使其能够更好地耐受谐波的影响。
4.加强监测和控制：定期对电力系统进行谐波监测，及时发现和解决问题。
对于频繁发生谐波问题的系统，可以采用自动生成谐波的设备进行实时控制，以减小谐波的影响。
5.加强人员培训和管理：加强对电力系统人员的培训，提高其对谐波问题的认识和处理能力。
同时，建立健全的管理体系，制定相应的管理规范和操作程序，以确保谐波问题得到科学有效的控制。
总之，谐波问题存在于电力系统中，会对系统的正常运行和设备的安全性产生不利影响。
通过采取相应的治理对策，如使用滤波器、设计合理的系统、提高设备的抗谐波能力等，可以有效地解决谐波问题，确保电力系统的稳定和可靠运行。
同时，需要加强人员培训和管理，提高人员的谐波处理能力，确保谐波问题得到及时有效的解决。
软启动器的谐波分析与抑制
Ｌ
当频率等 于谐振 频率 （ 点 ） ， ｃ的 阻抗相 匹配 ， 波器呈 谐振 时 Ｌ与 滤 纯 阻性。 此时 的 ｎ 谐波 电流将 主要通过低 阻 Ｒ来分 流 ， 次 因而电网 中的 该次谐波电压大为降低。 而频率低于或高于谐振频率时， 滤波器呈高阻
性 ， 流很 少 。 分
因此 ， 只要将 滤波器 的谐 振次数 设定 为需要滤 除的谐波 次数 ， 则可 达 到滤除该次谐 波的 目的。 ３． ．２双调谐滤 波器 １ 电路结构 如 图 ２ 所 示 。它是 由串联 谐振 和并 联谐 振 回路 串接而 ｂ 成， 可同时吸收两个频率的谐波， 其作用相当于两个并联的单调谐滤波 器 。但 与两个单调谐 滤波器相 比 ， 基波损耗较 小。 双 调谐滤 波器结构 复杂 ， 困难 ， 用它替代 两单调谐 或高通 调谐 但采 滤波 器 ， 具有技术 和经济 上 的优 越性 。近年来 ， 双调谐 滤波器 在高 压直 流输 电工 程 中得 到了广泛 的应 用。 ３． ．３高通滤波 器 １ 其中二阶高通滤波器的滤波性能最好， 电路结构如图２ 所示 。高 ｅ
相交流调压电路 ， 控制三相反并联 晶闸管导通角的大小， 使被控电机的 输 入 电压 按不 同的要求 而变化 。
三 阶
疋
ｂ
Ｌ１ ＿ ＿
ａ单调谐 滤波 器 ｂ双调谐 滤波器 ｃ高通滤波 器 图 ２典型 Ｌ Ｃ滤 波器的拓扑结构 ３． ．１单调谐 滤波器 １ 电路结 陶如 图 ２ 所 示 。 ａ ， 、 ｆ
对于ｎ 次谐波， 滤波器的阻抗为： ） Ｒ ． ｃＬ ｚ ＝ ＋ｉ ｏ — （ ｎ
式 中 ∞ 为基波角频 率 。 １ 所 消除 的谐 波次数为 ： ｎ — ：
图 １软 启 动 器 基 本 结 构
电力系统的谐波分析与抑制
电力系统的谐波分析与抑制电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施，但是在电力系统的运行中，谐波问题一直是一个严重的挑战。
谐波的存在会导致电网负荷异常、设备损坏甚至系统崩溃，因此对于电力系统的谐波分析与抑制显得尤为重要。
一、谐波分析的意义谐波是指与基波频率成整数倍关系的频率成分，通常被表示为n倍频，其中n为整数。
谐波产生的原因多种多样，如电力电子设备、非线性负载以及谐波污染等。
因此，谐波分析是了解系统谐波特性与问题的重要手段。
谐波分析的首要任务是确定谐波电压和电流的幅值与相位。
这可以通过使用精确的测试设备和专业的谐波分析软件来实现。
在进行分析过程中，需要确保测试设备的准确性和可靠性，并遵循适当的测试方法与标准。
谐波分析的结果将为后续的谐波抑制提供必要的依据。
二、谐波抑制的方法谐波抑制是电力系统维护与稳定运行的重要手段。
以下几种方法是常用的谐波抑制技术。
1. 调整系统结构与连接这是一种主动的谐波抑制方法。
通过适当调整系统结构与连接方式，可以减小谐波的影响。
例如，采用三相四线制电力系统可以有效降低负载对谐波的响应。
2. 使用滤波器滤波器是一种常见的被动谐波抑制装置。
它可以降低谐波电压与电流的幅值，并限制其流入电力设备与负载。
滤波器通常是由电容器和电感器组成，根据谐波频率的不同选择合适的阻抗特性。
3. 优化设备设计非线性电力设备是谐波产生的重要原因之一。
通过优化设备的设计和结构，可以降低谐波的产生和传输。
例如，在变频器的设计中引入滤波器电路，可以有效减少谐波的生成。
4. 加强监测与维护电力系统的谐波抑制需要全面的监测与维护。
定期进行谐波分析，及时监测电网负荷与设备状态，能够发现问题并采取相应措施。
此外，对于电力设备的定期检修与维护也是谐波抑制的重要方面。
三、谐波分析与抑制的发展趋势随着电力系统的不断发展，谐波分析与抑制技术也在不断演进。
以下几个方向是未来谐波分析与抑制的发展趋势。
1. 高精度测量技术随着电力电子设备的发展，对于谐波测试的精度要求越来越高。
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软启动器工作过程中的谐波分析及抑制
本文来自2008年第10期“软起动”上 ,已经被阅读过302次
摘要：软启动技术是近几年发展起来的,将电力电子技术、微处理器技术和自动控制技术有机结合的一种新技术, 与传统降压启动控制技术相比有很多优点。
本文从软启动器概念入手，分析软启动器谐波产生的原因及危害，在此基础上提出了抑制谐波的方法。
关键词：软启动器;谐波;危害;抑制
随着工业生产机械的不断发展，对电机的启动性能提出了越来越高的要求。
三相鼠笼式异步电动机应用广泛，但启动电流大是一个突出的缺点，为了改善起动性能，降低起动电流，提升起动转矩，传统采用串联电抗器，自耦变压器等降压起动的方法，这些方法虽然能减少起动电流，但同时也使电动机的起动转矩减少，而且起动电流不连续，维修量大，即增加了成本，又降低了可靠性。
软启动器是一种就集软启动，软停车，轻载节能和多功能保护于一体的新型电机控制装备，国外称为Soft Starter。
它不仅可以在整个启动过程中实现无冲击而平滑地启动电机，而且可以根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数，如限流值，启动时间，启动时间等。
此外它还具有多种对电机的保护功能，从根本上解决了传统降压启动设备的诸多弊端。
国外AB，ABB，施奈德，西门子等大公司均有相关产品。
1 软启动器原理及性能特点
软启动器的主要构成是串接于电源和被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路，现代软启动器基本上都采用了电力电子技术和微机控制技术，以单片机为中央控制器来完成测量及各种控制算法。
因此，软启动器具备了很强的功能和灵活性。
图1 晶闸管软启动器主电路
整个启动过程是数字化程序软件控制下的自动运行。
利用三对晶闸管的电子开关特性，通过启动器中的单片机控制其触发脉冲来改变触发角的大小，从而改变晶闸管的导通时间，装置输出电压按一定规律上升, 使被控电动机的电压由零升到全电压, 转速相应地由零平滑加速到额定转速的过程。
它是电力电子技术与自动化控制技术的综合, 是将强电和弱电结合起来的控制技术。
软启动器的性能特点:①启动电压可调, 保证电机启动的最小启动转矩, 避免电机过热和能源浪费; ②控制电机平滑启动, 减少启动电流冲击; ③启动电流可根据负载情况调整, 减少启动损耗, 以最小的电流产生最佳的转矩; ④启动时间可调, 在该时间范围内, 电机转速逐渐上升, 避免转速冲击; ⑤保护传动机械, 清除转矩浪涌并降低冲击电流; ⑥恒定加减速, 不需要测速机, 即使当电机负载变化时也是如此;⑦自由停车和软停车可选, 软停车快慢可调; ⑧有相序、缺相、过热、启动过程过流、运行过程过流和过载的检测及保护, 其过流值和过载值可调。
2 软启动器的起动方式
目前的软启动器有以下几种起动方式:
①恒流软起动。
起动时电动机起动电流保持恒定（即限定起动电流）, 其电流限定值通常在电机额定电流的1.5～4.5 倍之间选择。
②斜坡电压软起动。
顾名思义是电压由小到大斜坡线性上升, 它是将传统的降压起动从有级变成了无级。
这种起动方式最简单, 不具备电流闭环控制, 仅控制晶闸管的导通
角, 便使起动电压以设定的速率增加, 然后再转为额定电压。
其缺点是初始转矩小, 转矩特性抛物线型上升对拖动系统不利, 且起动时间长有损于电机。
③斜坡恒流软起动。
起动初始阶段, 起动电流按设定的上升速率（斜率）逐渐增大, 到达设定值后, 保持恒流状态直至起动完毕。
起动电流的上升速率可根据负载需要进行调整。
电流上升的速率高, 则起动转矩大, 起动时间短。
一般起动转矩可在额定转矩的5%～90%之间调整。
起动时间可在2～30 s 之间调整。
该起动方式最适用于风机、泵类负载, 是实际应用最多的软起动方式。
④脉冲恒流软起动。
这种起动方式在起动初始阶段有一个较大的起动冲击电流, 该电流值大于设定的恒流值, 从而能产生较大的起动冲击转矩去克服较大的静摩擦阻转
矩, 使设备能够起动, 然后进入恒流起动阶段, 直至起动结束。
显然, 这种起动方式的起动转矩大, 适用于重载起动, 如皮带运输机、磨煤机的带载起动。
3.软启动器谐波的产生
软启动器采用三对反并联的晶闸管实现交流调压。
由于晶闸管是典型的非线性器件，在使用过程中会产生大量的谐波，将对设备的稳定运行及电网造成不良影响。
谐波产生的根本原因是非线性负载所致。
如今随着电力电子装置的大量应用，它已成为最主要的谐波源。
谐波皆由具有非线性伏安特性的设备引起。
理想正弦电压加在非线性的设备上，就会产生非正弦电流，成为谐波源。
例如工频电压为，式中U为工频电压有效值即工频。
作用于电流—电压特性为的非线性
时不变电阻两端时，产生的电流为：，可见，输入电压为频率ω1的正弦波，而输出电流则是包含有ω1和3ω1两种频率成分的非正弦波。
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
由于谐波频率总是高于基波，因此称为高次谐波。
高次谐波叠加在基波之上就会使波形发生畸变，使正弦波变成非正弦波。
随着电力电子技术的发展，各种新型用电设备不断投入使用，各种非线形负载日益增加，导致大量谐波电流注入电网。
谐波在电网中的存在，会对多种电气设备造成损害，在有些地方甚至直接威胁电网的安全运行。
4. 谐波的危害
对于容量小的系统，谐波产生的干扰不能忽略，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电。