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1 電抗器的作用
在變頻調速系統中，為防止因操作交流進線開關產生的過電壓和浪涌電流對變頻器的沖擊，減少諧波對電網的污染，使之符合相關法規與標準，熟悉與變頻器配套用的各類電抗器的作用和容量的選擇等問題是有必要的。與變頻器相配用的有交流輸入電抗器、直流電抗器、交流輸出電抗器、零序電抗器、正弦波濾波器等。它們在變頻調速中的所處的位置見圖1
交流輸入電抗器在變頻調速中用于改善輸入電流波形、提高整流器和電解濾波電容器的壽命、減小不良輸入電流波形對外界電網的干擾、減小功率切換和三相不平衡的影響。在要求更高的場合，該電抗器可由較復雜的電力質量濾波單元來替代。電壓型通用變頻器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，并極易使變頻器整流橋和電容器損壞。當變壓器容量大于變頻器容量10倍以上，電網配電變壓器和輸電線的內阻不能有效抑制尖峰脈沖電流時，或當同一電源上有晶閘管設備或開關方式控制功率因數補償裝置時，或三相電源不平衡度大于3%時，或欲提高輸入側功率因數和抑制奇次諧波干擾時，都應使用交流輸入電抗器。
一般而言，電壓型變頻器交流輸入電抗器的電感量，采用3%的壓降即可防止突變電壓造成接觸器跳閘，使總電流畸變下降到原先的44%左右。實際使用為降低成本，通常采用2%壓降的電感量。對諧波抑制要求比較高的場合應使用4%壓降或更大壓降的電抗器。一般選用2%~4%壓降電抗器，這個百分數是相對相電壓而言，即：
UK=△U/Up×100%
式中：△U—相電壓降落
Up—相電壓
三相時，輸入側交流電抗器電感值：
L=(2～4)/[100(Up×10-3/2×3.14×f×I)]（注1）
注1：這是原文公式。感覺公式應該是：L=(2～4)/[100(Up×10-3×2×3.14×f×I)] mH
表3為通用電氣公司不同壓降電抗器對諧波抑制數據。對于客戶需考慮電感值和電流值兩方面。
電流值要稍大于額定電流值，防止過負荷運行；電感值略有大小問題不大，偏大有利于減少諧波?？蛻暨€需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。
更好交直流電抗器同時使用。表4為交直流電抗器對諧波抑制數據。表5為交直流電抗器對諧波的抑制數據。
注：交流電抗器為3%；直流側電抗器積蓄的能源相當于0.08~0.15ms(100%負荷換算)；主濾波電容器積蓄的能源相當于15~30ms(100%負荷換算）；負荷為100%；按n次諧波電流=基波電流×(n次高次諧波電流發生量%)/100，計算各次的諧波電流。
注：測試變頻器為45kW；測試電流為90~110A；測試儀器為FLUKE-43B電能質量分析儀；進線交流電抗器為0.2mH(2%壓降電抗器)；直流電抗器電感為1.2mH；負荷為純電阻性負荷；按照n次諧波電流=基波電流×(n次高次諧波電流發生量%)/100，計算各次的諧波電流。
3 交流輸出電抗器
變頻器輸出是脈沖寬度調制的電壓波PWM。它是前后沿很陡的一連串脈沖方波，存在豐富的諧波。這些諧波有害于電動機和負荷的壽命(典型的是電動機繞組匝間電壓dU/dt過高，造成匝間擊穿)，以及對周圍電器干擾。當負荷端電容分量大時，造成變頻器的開關器件流過大的沖擊電流，會損壞開關器件。使用交流輸出電抗器可進行平滑濾波，減小瞬變電壓dU/dt的影響，降低電動機的噪聲，降低輸出高次諧波造成的漏電流，減少干擾，保護變頻器內部的功率開關器件，延長電動機的絕緣壽命。
變頻器輸出是PWM調制的電壓波，由于電動機繞組的電感性質能使電流連續，因此電流基本上是正弦波形。脈寬調制波陡峭的電壓上升沿和下降沿(dU/dt)很大，使得輸出引線向外界發射頻率極高的電磁波，且在引出線對地、電動機繞組匝間以及繞組對地都會產生很大的脈沖電流。
值得指出的是脈沖電壓通過長的輸電線時，由于長線上的反射疊加，使得在長線(變頻器輸出導線超出臨界長度后，電壓有可能達到直流母線(變頻器內直流母線）電壓的2倍。因此，變頻器輸出線長度受到限制。為了解除這種限制，必須接入輸出交流電抗器。接入后，送到電動機等負荷上的波形就接近正弦電壓波形了。
表6為西門子公司變頻器有、無交流輸出電抗器與容許導線長度的參數。表7為安川變頻器與電動機接線距離和載波頻率的關系。
交流輸出電抗器實際應用中，只要負荷是電感性的，電抗器可采用1%阻抗或更低一些都是可以的。這是因為PWM調制頻率遠高于基波頻率，已經相當于基波40~100次諧波的范圍。
4 直流電抗器
直流電抗器用于改善電容濾波(當前電壓型變頻器主要濾波方式是電容濾波）造成的輸入電流波形畸變和改善功率因數、減少和防止因沖擊電流造成整流橋損壞和電容器過熱。當電源變壓器和輸電線綜合內阻小時(變壓器容量大于電動機容量10倍以上時)、電網瞬變頻繁時，應使用直流電抗器。變頻器直流母線接直流電抗器可以減小輸入電流。
富士變頻器直流母線有、無直流電抗器輸入電流的變化見表8。
直流電抗器應接在濾波電容器前，它可抑制進入電容器的沖擊電流幅值，有利于改善功率因數。直流電抗器在變頻器功率大于22kW時一般都采用，即變頻器功率越大，越應該使用。直流電抗器的電感量的電感值的選擇一般為同樣變頻器輸入側交流電抗3%阻抗的2~3倍。
節選自《電世界》2009年第3期
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