1、變頻器諧波產(chǎn)生的原因
變頻器的主要電路通常是“交一直一交”的模式，從外部輸入的電源是1140V/50Hz，經(jīng)過(guò)三相橋式無(wú)控制電流完成之后變成直流的信息。在整流的電路中，輸入電流的形態(tài)是沒(méi)有規(guī)則的長(zhǎng)方形電波，電流按照特定的級(jí)數(shù)來(lái)進(jìn)行分配，分別為基波和諧波，諧波分為多種，其中高次諧波將對(duì)輸入供電路線產(chǎn)生影響。在逆變輸出電流時(shí)，輸出的電流會(huì)受到PWM承載電波信號(hào)的脈沖波形的影響，針對(duì)GTR大功率的逆行變化原件，其PWM在電流中承載的電波頻率為2KHz~3KHz。而IGBT大功率逆流變化原件的PWM最大的承載頻率可以達(dá)到15KHz。統(tǒng)一到輸出電流時(shí)，其電流的信號(hào)可以被分解成僅包含正弦波的基礎(chǔ)波形和其他雷系的諧波，其中高次諧波其電流對(duì)承載的電波形成直接的干擾。除此之外，高次諧波其電流還會(huì)通過(guò)電纜的途徑向各個(gè)空間傳遞輻射，同時(shí)也會(huì)讓其他的電氣設(shè)備受到干擾。
2、抑制諧波干擾的方法
我們都知道，諧波的傳播的方法有兩種，分別是傳導(dǎo)和輻射。對(duì)于傳導(dǎo)的干擾問(wèn)題，重點(diǎn)是要把傳導(dǎo)在電路中的高端頻率的電流進(jìn)行過(guò)濾;對(duì)于輻射干擾的解決，主要是對(duì)輻射的源頭和受到干擾的路線完全的隔斷。以下是經(jīng)常用到的5種方法。
1)讓變頻裝置的供電源頭與其他供電電源的設(shè)備進(jìn)行隔離，或者將變頻器與其他的輸入兩側(cè)安裝隔離其控制變壓，同時(shí)讓諧波的電流斷開(kāi)。
2)可以選擇在變頻器的輸入兩側(cè)與輸出的兩側(cè)進(jìn)行串聯(lián)，安裝合適的電抗器，也可以選擇安裝諧波變壓器。其安裝的濾波器的構(gòu)成一定要是LC型的濾波器，這樣可以讓濾波器盡可能的吸收諧波，同時(shí)也可以增強(qiáng)電源和電流的地塊能力，從而可以讓諧波在干擾中可以達(dá)到較好的抑制。
3)電動(dòng)機(jī)和逆變器中間存在的電纜要穿過(guò)鋼管的設(shè)備，或者穿過(guò)運(yùn)用鎧裝置的電纜，相對(duì)比與其他較弱的信號(hào)，要使用不同的電纜進(jìn)行分開(kāi)，分別設(shè)置敷設(shè)，更好的避免諧波的干擾。
4)對(duì)于設(shè)備的信號(hào)線，要采用較好的屏蔽線，在不知屏蔽線時(shí)變頻器的主干回路控制的路線要相互錯(cuò)開(kāi)保持一定的距離，其距離一般要少于20cm，可以有效的阻斷敷設(shè)的干擾。
5)變頻器在使用時(shí)，要選用專業(yè)的接地線，并且要用粗短線來(lái)接地。針對(duì)其周邊的電氣設(shè)施所使用的接地線，一定要注意和變頻器的配線隔開(kāi)，同時(shí)也可以使用短線。通過(guò)這樣的方式，就可以使電流諧波對(duì)周邊的電氣進(jìn)行輻射時(shí)有效的抑制。
3、抑制諧波措施的應(yīng)用
羊場(chǎng)灣煤礦的機(jī)泵依靠自耦降壓的方式來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)，為了讓變頻控制系統(tǒng)能更好的服務(wù)，對(duì)其進(jìn)行改造后，讓其在調(diào)頻減速的功能有所提高，并且在節(jié)約省電的方面起到良好的作用。但是在變頻輸出部位和電動(dòng)機(jī)之間存在的輸出線頻繁的出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)的外殼隨著溫度的升高不斷的發(fā)熱，并且會(huì)經(jīng)常性的出現(xiàn)保護(hù)裝置跳閘，經(jīng)檢測(cè)，其原因是變頻器在輸出電壓和電流在輸出攜帶的信號(hào)中含有PWM高次諧波造成感染。
諧波電流在輸出時(shí)攜帶的電流和電動(dòng)機(jī)在繞線中形成其功率的嚴(yán)重缺損。解決的辦法：通過(guò)把變頻器的輸入線和輸出線進(jìn)行分離，分別在輸出輸入時(shí)走不同的電纜溝，采用大號(hào)的電纜，來(lái)取代以前的電纜。把輸出部分和電動(dòng)機(jī)相隔的電纜的長(zhǎng)度盡可能的縮短。通過(guò)采取這些措施，其發(fā)熱問(wèn)題得到較好的解決，對(duì)出現(xiàn)的各種變頻器受到高次諧波干擾的問(wèn)題大部分得到解決。但對(duì)諧波的組成以及其自身的幅度都有嚴(yán)格要求的設(shè)施來(lái)說(shuō)，想徹底的抑制高次諧波的干擾，在實(shí)行上難度很大。
2005年12月，羊場(chǎng)灣煤礦的二煤軌道絞車有SQ-3的型號(hào)，改為PJT-3的型號(hào)。絞車在安裝運(yùn)行的過(guò)程中，南二S528機(jī)巷傳感器顯示其運(yùn)作正常，分區(qū)一地面的檢查中心頻繁的出現(xiàn)“冒大數(shù)”的現(xiàn)象，并得出瓦斯超出限定值達(dá)到2.5%。根據(jù)數(shù)據(jù)的顯示，對(duì)瓦斯超限的現(xiàn)象信以為真，但當(dāng)經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是絞車的變頻系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾而導(dǎo)致。對(duì)于干擾的出現(xiàn)，如果不進(jìn)行計(jì)算的處理，將會(huì)給煤礦井下的安全造成嚴(yán)重的困擾，同時(shí)對(duì)管理也會(huì)造成一些影響，同時(shí)也會(huì)讓瓦斯在實(shí)地進(jìn)行監(jiān)控的意義不復(fù)存在。KJ66型監(jiān)控系統(tǒng)其瓦斯的感應(yīng)器所向外傳輸?shù)念l率為200~1000Hz，其相應(yīng)的瓦斯含有的濃度達(dá)到0~4.0%。高次諧波其污染的源頭來(lái)著對(duì)電源和其他傳播路徑輻射到瓦斯感應(yīng)器的傳輸路線中，讓瓦斯傳感器的傳輸路線中攜帶著兩個(gè)甚至兩個(gè)以上的頻率信息。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的頻率信號(hào)在在線路中傳播時(shí)，在他們中間會(huì)存在著幾百甚至幾千赫茲的低頻差拍。低頻差拍在積滿能量時(shí)會(huì)對(duì)瓦斯傳感器的殊榮路線形成干擾，讓傳感器在傳輸?shù)念l率會(huì)隨著幅度的增加而是瓦斯的超出限制部分出現(xiàn)虛假的數(shù)值。
經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)地的考察，當(dāng)絞車在工作時(shí)，其變動(dòng)的電流以及其挖掘迎頭電源線對(duì)其線路的干擾頻率會(huì)在6.8KHz~20KHz左右。絞車其在提升中產(chǎn)生的負(fù)荷大，在全速運(yùn)行的時(shí)候，其傳感器在傳輸信號(hào)的路線干擾達(dá)到780Hz，造成相對(duì)于的瓦斯在2.9%CH4的假值。通過(guò)對(duì)以上的分析，可以采用下列措施，消除諧波干擾：變頻絞車在運(yùn)行時(shí)選用單獨(dú)干式變壓器進(jìn)行供電，從而解決電網(wǎng)在污染方面的問(wèn)題;變頻絞車的供電路線要選用隱蔽專用的電流，解決頻率輻射減弱的問(wèn)題;將監(jiān)控路線的敷設(shè)由原本的軌道式上山改為人力上山，防止傳輸?shù)倪^(guò)程中受到干擾;建立特有的監(jiān)控室，將監(jiān)控站的電源分布導(dǎo)入一臺(tái)隔離變壓器，防止電網(wǎng)對(duì)分站的影響;將頻率傳感器更換為電流型的傳感器，這樣可以減少干擾頻率的傳播。
4、結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)變頻器諧波產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而讓電流運(yùn)行時(shí)防止其受到諧波的干擾，通過(guò)長(zhǎng)期的研究，探索出抑制諧波干擾的方法，并且還分析了抑制諧波的措施在煤礦實(shí)際工作的運(yùn)用，根據(jù)上述的問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決措施，為以后煤礦變頻技術(shù)設(shè)施探索的工作者提供有效的方法。
