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    摘要：本文在簡介電抗器在變頻調速系統中的配置的基礎上，對變頻器輸入端配置和未配置輸入電抗器的電網諧波電流進行比較，闡述了變頻調速系統輸入電抗器的容量及額定電流IL的選擇方法。

1.電抗器在變頻調速系統中的配置

    由于變頻器是通過6組脈寬可調的SPWM波控制三相6組功率元件導通、關斷，從而形成電壓、頻率可調的三相輸出電壓，其輸出電壓和輸出電流是由SPWM波和三角載波的交點產生的，不是標準的正弦波，包含較強的高次諧波成分，將對同一電網上的其他用電設備產生很強的干擾，甚至造成不能使用；同時由于其他設備啟動或工作時對電網造成沖擊，或電網自身出現的電壓波動、浪涌對變頻器也產生干擾，影響其正常工作，甚至造成變頻器損壞。

    大量工程實踐證明，為了減小變頻器對其他設備和電網的干擾，同時防止電網和其他干擾源對變頻器的干擾，在變頻器的輸入、輸出端配置濾波器、交流電抗器、平波電抗器等抗干擾設備是有效的抑制干擾措施。輸入電抗器LA1、輸出電抗器LA2和直流電抗器LDC在變頻調速系統中的連接如圖1所示。變頻調速系統采用的電抗器分為鐵心電抗器與鐵氧體電抗器，兩者的最佳應用條件是：

1）鐵心電抗器適用于頻率從50Hz～200Hz間的變頻調速系統作為進線電抗器及輸出電抗器。

2）鐵氧體電抗器適用于異步電動機額定頻率(弱磁頻率)為200Hz，最大頻率為300Hz，磁阻電動機或永磁同步電動機最大頻率為600Hz的變頻調速系統作為進線電抗器及輸出電抗器。

2.輸入電網的諧波電流比較

    變頻器將電網電壓交流轉變為直流經整流后都經電容濾波，電容器的使用使輸入電流呈尖峰脈沖狀，當電網阻抗小時，這種尖峰脈沖電流極大，造成很大的諧波干擾，并使變頻器整流橋和電容器容易損壞。輸入電抗器串聯在電源進線與變頻器輸入側(R、S、T)，用于抑制輸入電流的高次諧波，減少電源浪涌對變頻器的沖擊，改善三相電源的不平衡性，提高輸入電源的功率因數(提高到0.75～0.85)。交流變頻調速系統輸入側設置交流電抗器或EMC濾波器，應根據變頻器安裝場所的其它用電設備對電網品質的要求，若變頻器工作時已影響這些設備正常運行，可在變頻器輸入側裝交流電抗器或EMC濾波器，來抑制由功率元件通斷引起的諧波和傳導輻射。若與變頻器連接的電網的變壓器中性點不接地，則不能選用EMC濾波器。

    電源側交流輸入電抗器，用于改善輸入電流波形、提高整流器和濾波電容壽命、減少不良輸入電流波形對電網的干擾、協調同一電源網上晶閘管等變換器造成的波形影響、減少功率切換和三相不平衡的影響，因此也稱為電源協調電抗器，輸入電抗器LA1能夠限制電網電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊，有效地保護變頻器和改善其功率因數。變頻調速系統接入與未接入輸入電抗器時，輸入電網的諧波電流的情況如圖2所示。從圖2可以看出接入電抗器后能有效地抑制諧波電流。電抗器的作用是防止變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其它用電設備。

3.輸入電抗器選擇

根據運行經驗，在下列場合應考慮安裝輸入電抗器，才能保證變頻器安全可靠的運行。

1）變頻器所接電源的容量與變頻器容量之比為10:1以上；電源容量為600kVA及以上，且變頻器安裝位置離大容量電源在10m以內，如圖3所示。

2）三相電源電壓不平衡率大于3％。電源電壓不平衡率K可按下式計算：

式中：Umax為最大一相電壓；Umin為最小一相電壓；Up為三相平均電壓。

3）其它晶閘管整流裝置與變頻器共用同一進線電源，或進線電源端接有通過開關切換調整功率因數的電容器裝置。

（1）輸入電抗器的容量選擇

    輸入電抗器的容量可按預期在電抗器每相繞組上的壓降來決定，一般選擇壓降為網側相電壓的2％～4％，也可按表1的數據選取。

表1網側輸入電抗器降

交流輸入線電壓

L=△UL/(2πfIn)=0.04UV/(2πfIn)

    式中：UV為交流輸入相電壓有效值（V）；ΔUL為電抗器額定電壓降（V）；In為電抗器額定電流（A）；f為電網頻率（Hz）。

輸入電抗器的電感量L也可由下面公式計算：

L=(2%~5%)Y/6.18×f×I

式中：U為額定電壓V；為I額定電流A；f為最大頻率Hz。

    輸入電抗器壓降不宜取得過大，壓降過大會影響電動機轉矩。一般情況下選取進線電壓的4％（8.8V），在較大容量的變頻器中，如75kW以上可選用10V壓降。

（2）輸入電抗器的額定電流IL的選用

    單相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流IL按等于變頻器的額定電流IN選取，三相變頻器配置的輸入電抗器的額定電流IL按變頻器的額定電流IN×0.82選取。電壓源變頻器電源側交流電抗器的電感量，采用3%阻抗即可使總諧波電流畸變下降到原先的44%左右。選用2～4%的壓降阻抗是對相電壓而言，即：

    可以選擇工作電流為170A，電感值在0.123mH左右的電抗器即可。在工程設計中需考慮電感值和電流值兩方面，電流值一定要大于等于額定值，電感值略偏大有利于減少諧波，但電壓降會超過3%，設計中還要考慮電源內部阻抗，電源變壓器功率大于10倍變頻器功率，而且線路很短的場合，電源內阻小，不僅需要使用輸入側交流電抗器，而且要選擇較大的電感值，例如選用4～5%阻抗的電感量。

4.結語

    用于變頻調速系統的輸入電抗器，是減少變頻器對電網污染的必須配置，所以正確選用變頻調速系統時應優化選擇制輸入多塊錢，不但可以減少對電網的污染，也可使所設計的變頻調速系統具有高的可靠性能指標。