上圖為ABB ACS880 變頻器原理圖，由圖可知，當變頻器上電時，先通過充電二極管，充電電阻給變頻器預(yù)充電，變頻器直流母線帶電后，通過直流電容、均壓電阻穩(wěn)壓后給電源板供電，電源板將母線電壓降壓處理后再給整流觸發(fā)板等其他電路板供電，變頻器的整流觸發(fā)板通過控制三個整流橋的通斷，將二極管及充電電阻短路，變頻器完成預(yù)充電。

通過變頻器的上電原理，我們可以確立處理上電無顯示這類故障的基本步驟，就是先測量變頻器的直流母線電壓。

一、如果直流母線電壓正常，說明變頻器整流部分正常，那么我們判斷是顯示部分出了問題。我們來分析一下影響變頻器顯示的部件有哪些。

變頻器直流母線有電后，從直流母線到變頻器面板的供電路徑如下：直流母線—均壓電阻—電源板—INT板—ZCU板—控制面板。因此，當直流母線有電情況下，變頻器上電無顯示的故障原因就有以下幾種情況：

1. 均壓電阻損壞，通過均壓電阻處理后的電壓太低，達不到電源板正常工作的電壓，從而導(dǎo)致上電無顯示；
2. 電源板損壞，不能給INT、ZCU板供電，從而導(dǎo)致上電無顯示；
3. INT板損壞，不能給ZCU板供電，從而導(dǎo)致上電無顯示；
4. ZCU板損壞，導(dǎo)致上電無顯示；
5. 冷卻風(fēng)扇損壞，風(fēng)扇線圈電阻大增，將INT板電壓拉低，從而導(dǎo)致INT板無法正常給ZCU等供電，導(dǎo)致上電無顯示。

二、當用萬用表測量變頻器直流母線電壓為0時。通過變頻器上電原理，我們可以判斷，當變頻器上電無顯示，直流回路電壓又為0時，就可以判斷充電二極管或充電電阻損壞了。

1. 更換充電電阻或充電二極管后，上電帶負載，觀察變頻器是否正常運行
2. 若更換充電電阻或充電二極管后，上電帶負載運行時，又瞬間無顯示，則說明變頻器整流橋或整流觸發(fā)板損壞，此情況下，是由于變頻器上電后整流橋不工作，導(dǎo)致通過充電電阻電流太大，將電阻燒毀。

主電路中，我們分三部分介紹，分別是：

1. 交流轉(zhuǎn)直流電路
2. 直流轉(zhuǎn)交流電路
3. 能耗制動電路

一、交-直變換電路

交-直-交變頻器的交-直變換電路部分由整流電路、濾波電路、限流電路和電源指示電路組成。

交-直變換電路就是整流和濾波電路，其任務(wù)是把電源的三相(或單相)交流電變換成平穩(wěn)的直流電。

1、全波整流電路

在SPWM變頻器中大多采用橋式全波整流電路，在中、小容量的變頻器中整流器件采用不可控的整流二極管或二極管模塊，如下圖所示變頻器交-直變換電路中的VD1~ VD6。當三相線電壓為380V時，整流后的電壓為510V左右。

2、濾波電路

在上圖中，濾波電路是指CF1和CF2。由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個電容器并聯(lián)成一組，又由兩個電容器組CF1和CF2串聯(lián)而成。為了保證電容器組的電壓相等，在CF1和CF2旁各并聯(lián)一個阻值相等的均壓電阻RC1和RC2。

3、限流電路

1）在上圖中，限流電路是指串接在整流橋和濾波電容器之間，由限流電阻RL和短路開關(guān)SL組成的并聯(lián)電路。

2）限流電阻RL的作用是：變頻器在接入電源之前，濾波電容器CF(由CF1和CF2串聯(lián)而成)上的直流電壓UD=0。因此,變頻器剛接入電源的瞬間,將有一個很大的沖擊電流經(jīng)整流流向濾波電容，可能損壞整流橋。如果電容器的容量很大，還會使電源電壓瞬間下降而形成對電網(wǎng)的干擾。限流電阻RL是為了削弱該沖擊電流而串接在整流橋和濾波電容間的。

3）短路開關(guān)SL的作用是：如果限流電阻RL長期接在電路內(nèi)，會影響直流電壓UD和變頻器輸出電壓的大小。所以，當UD增大到一定程度時，令短路開關(guān)SL接通，把RL切出電路。SL大多由晶閘管構(gòu)成，在容量較小的變頻器中常由繼電器的觸點構(gòu)成。

4、電源指示電路

電源指示燈HL除了表示電源是否接通外，還有一個十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后，表示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。

由于CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進行，所以CF沒有快速放電的回路，其放電時間往往長達數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高，如果不放完電，對人身安全將構(gòu)成威脅，故在維修變頻器時，必須等HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。所以，HL也具有提示保護的作用。

二、直-交變換電路

1、三相逆變橋電路

逆變橋電路的功能是把直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電。逆變橋電路由下圖中的開關(guān)器件 V1~V6 構(gòu)成。目前中、小容量的變頻器中，開關(guān)器件大部分使用IGBT 管。

2、續(xù)流電路

續(xù)流電路由上圖中的VD7~VD12構(gòu)成。其功能如下：

1）為電動機繞組的無功電流返回直流電路提供通路。

2)當頻率下降從而同步轉(zhuǎn)速下降時，為電動機的再生電能反饋至直流電路提供通路。

3）為電路的寄生電感在逆變過程中釋放能量提供通路。

3、緩沖電路

逆變管在關(guān)斷和導(dǎo)通的瞬間，其電壓和電流的變化率是很大的，有可能使逆變管受到損害。因此，每個逆變管旁還應(yīng)接入緩沖電路，以減緩電壓和電流的變化率。緩沖電路的結(jié)構(gòu)因逆變管的特性和容量等的不同而有較大差異，下圖所示的是比較典型的一種緩沖電路(由R01~R06、C01~C06、VD01~VD06構(gòu)成)。

各元件功能如下:

1）電容C01~C06

逆變管 V1~V6每次由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成截止狀態(tài)的過程中，集電極和發(fā)射極之間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至UD。在此過程中，電壓增長率是很高的，很容易導(dǎo)致逆變管損壞。C01~C06的功能便是減小V1~V6在關(guān)斷時的電壓增長率。

2）電阻R01~R06

V1~V6每次由截止狀態(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時，C01~C06上所充的電壓(等于UD)將向V1~V6 放電。放電電流的初始值是很大的，并且將迭加到負載電流上，導(dǎo)致V1~V6 損壞。電阻R01~R06就是用來限制C01~C06對V1~V6的放電電流的。

3）二極管VD01~VD06

限流電阻R01~R06的接入，又會影響C01~C06在V1~V6關(guān)斷時限制電壓增長率的效果，VD01~VD06接入后，在V1~V6的關(guān)斷過程中，使R01~R06不起作用。

三、能耗制動電路

1、能耗制動電路的作用

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的降速和停機是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的。在頻率剛減小的瞬間，電動機的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電動機的轉(zhuǎn)速未變。當同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的方向相反了，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180°,使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，也稱為再生制動狀態(tài)。

電動機再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管(上圖中的VD7~VD12)全波整流后反饋到直流電路中。由于直流電路的電能無法回輸給電網(wǎng)，只能由CF1和CF2吸收，使直流電壓升高為“泵升電壓”。過高的直流電壓將使變流器件受到損害。因此，當直流電壓超過一定值時，就要求提供一條放電回路，將再生的電能消耗掉，這一條放電回路就是能耗制動電路。

2、能耗制動電路的構(gòu)成

能耗制動電路由制動電阻RB和制動單元BV構(gòu)成，如下圖所示。

制動電阻RB用于消耗掉直流電路中的多余電能，使直流電壓保持平穩(wěn)。制動單元BV的功能是控制放電回路的工作，具體地說，當直流回路的電壓UD超過規(guī)定的限值時，VB導(dǎo)通，使直流回路通過RB釋放能量，降低直流電壓；而當UD在正常范圍內(nèi)時，VB將可靠截止，以避免不必要的能量損失。

從控制方式上看，有本地控制盤控制，控制盤控制就是在變頻器上直接用操作面板控制或者是PC工具軟件控制?？刂票P控制是在控制面板上給定，在控制面板上啟動/停止。PC工具是專用的一些軟件，通過傳輸電纜也可以控制變頻器。這些控制也叫作本地控制。

除了本地控制，還有外部控制。外部控制在變頻器之外，由外部發(fā)送控制邏輯控制變頻器。變頻器可以通過控制面板的本地/遠程切換鍵切換本地控制和外部控制。

外部控制也包括很多種類：

1.外部I/O端子控制，外部I/O端子控制包括模擬量輸入端子、數(shù)字量輸入端子、模擬量輸出端子、繼電器輸出端子等

2.現(xiàn)場總線適配器控制?，F(xiàn)場總線適配器控制就是通過PIC或者是電腦，通過不同的通訊協(xié)議卡，連接成控制鏈路，具有接線簡單的特點。

3.DDCS通訊模塊控制，DDCS控制也是通過電腦控制變頻器。

4.外部控制也可以通過控制面板完成對變頻器的控制

5.主從鏈路控制，主從控制就是一個主機，多個從機的控制。一般主機是轉(zhuǎn)速控制，從機可以是轉(zhuǎn)速控制，也可以是轉(zhuǎn)矩控制。一個主機最多可以帶10個從機。

參見下面示意圖：

從對電機的控制來看，有對電機的轉(zhuǎn)速控制、對電機的頻率控制以及對電機的轉(zhuǎn)矩控制。

電機的轉(zhuǎn)速控制，就是要保證在一定負載范圍內(nèi)，電機的轉(zhuǎn)速是恒定不變的。當負載輕時，變頻器會減小輸出給電機的轉(zhuǎn)矩，當負載重時，變頻器增加給電機的轉(zhuǎn)矩，來保證電機的速度不變。所以，變頻器速度控制就是轉(zhuǎn)矩變化，速度不變的控制。轉(zhuǎn)速控制可以在標量模式下使用，也可以在DTC模式下使用。

電機的頻率控制，就是要保證在一定負載范圍內(nèi)，電機的頻率是恒定不變的。當負載輕時，變頻器會減小輸出給電機的轉(zhuǎn)矩，當負載重時，變頻器增加給電機的轉(zhuǎn)矩，來保證電機的頻率不變。所以，變頻器頻率控制就是轉(zhuǎn)矩變化，頻率不變的控制。這種控制只能在標量模式下使用

電機的轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩控制是在一定負載范圍內(nèi)，電機的轉(zhuǎn)矩是恒定的，當負載輕時，電機的轉(zhuǎn)速變快。當負載重時，電機的轉(zhuǎn)速變慢。所以，電機轉(zhuǎn)矩控制就是轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)速變化的控制。轉(zhuǎn)矩控制只能在DTC模式下使用。

從ABB變頻器控制精度上看，變頻器控制分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制就是無外圍編碼器的控制。閉環(huán)控制是帶有外圍編碼器的控制。開環(huán)控制與閉環(huán)控制主要區(qū)別是控制的精度，閉環(huán)控制要比開環(huán)控制的精度高。對于一些控制精度高的場合，要加編碼器控制。

另外，電動機產(chǎn)生振動，也容易使冷卻器水管振裂，焊接點振開，同時會造成負載機械的損傷，降低工件精度，導(dǎo)致所有遭到振動的機械部分的疲勞，使地腳螺絲松動或斷掉，并使電動機產(chǎn)生很大噪音。

電機產(chǎn)生振動的原因很多，主要有三種情況：電磁方面原因；機械方面原因；機電混合方面原因。本文主要介紹一下與變頻器相關(guān)的原因及處理方法。

一、變頻器輸出不平衡變頻器三相電壓輸出不平衡，導(dǎo)致電機三相電流不平衡，從而導(dǎo)致電機振動。這種情況有可能是變頻器IGBT、或控制IGBT觸發(fā)的回路出現(xiàn)問題，將故障元件更換就可解決問題。

二、電機發(fā)生共振這種情況，可以在變頻器中設(shè)定跳躍頻率來避免。以ACS510變頻器為例，假如電機的共振頻率為10-14HZ，則將參數(shù)2502危險頻率低限設(shè)為10HZ，2503危險頻率高限設(shè)為14HZ，如此變頻器將不會運行在10-14HZ區(qū)間，從而避免電機發(fā)生共振。

三、諧波影響在變頻器中，通常使用晶閘管、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等開關(guān)元件來控制電源的輸出電壓和頻率。這些開關(guān)元件在開關(guān)過程中會引入非線性特性，從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。當電機受到諧波的作用時，會產(chǎn)生額外的力矩，導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)子振動。高次諧波的產(chǎn)生與頻率范圍、傳輸路徑、環(huán)摬條件等相關(guān)。

我們通常可以通過加裝輸入、輸出電抗器等濾波裝置來減少諧波的產(chǎn)生。

四、參數(shù)設(shè)置問題變頻器的參數(shù)設(shè)置不合理會導(dǎo)致電機運行時產(chǎn)生抖動。解決辦法是根據(jù)電機的特性和工作要求，合理設(shè)置變頻器的參數(shù)，如加速時間、減速時間等，如大力矩負載應(yīng)使用矢量控制或DTC控制等。

變頻器首先要設(shè)定一些基本參數(shù)，需要考慮的相關(guān)參數(shù)如下。

一、控制方式
即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，可能要根據(jù)控制精度進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。

二、最低運行頻率
即電機運行的最小轉(zhuǎn)速，電機在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。

三、最高運行頻率
一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400Hz，高頻率將使電機高速運轉(zhuǎn)，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。

四、載波頻率
載波頻率設(shè)置的越高控制越平滑，但其高次諧波產(chǎn)生的干擾也越大，這和電纜的長度，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素密切相關(guān)。

五、電機參數(shù)
變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。

六、跳頻
在某個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題，因此要設(shè)置此參數(shù)跳過共振頻率，防止故障。

變頻器兩臺或多臺同步控制參數(shù)設(shè)置方法：

第一步? ? ? 準備變頻器兩臺、導(dǎo)線兩根、電源一個。

第二步 ? ??變頻器接線，將兩個變頻器分別定義為主機和從機，主機485A端口接入從機485A端口中，主機485B端口接入從機485B端口中。

如果有第三臺，可將第三臺的485A和485B一樣接入到主機的485A與485B端口中，如有更多以此類推。

第三步? ? ??變頻器參數(shù)設(shè)置。主機參數(shù)只需要修改F05.00為6，為選擇自由協(xié)議通訊。F05.03改為0為主機地址。從機參數(shù)需要修改F01.00為04，為設(shè)置通訊給定；F01.15改為2為通訊啟停，F(xiàn)05.00改為06自由協(xié)議通訊，F(xiàn)05.03改為01從機地址。? ? ??

如果有第三臺從機，則參數(shù)與第二臺從機一樣，只是F05.03地址不能與第二臺一樣。

第四步? ? ??啟動主機，隨意調(diào)節(jié)頻率，從機頻率將與主機一同變化。

? ?

變頻器整流電路是變頻器主要的組成部分。其工作的質(zhì)量直接影響著整個變頻器的運行。

一、整流電路的作用：是把交流電壓變成脈動直流電壓，既把交流電壓的負半周部分去掉，只剩下交流電壓的正半周部分，形成具有一個方向但帶波動的電壓，叫脈動直流電壓。

為了便于理解，請參見下面的直流電壓有關(guān)波形：

下交流電壓的正半周部分，形成具有一個方向但帶波動的電壓，叫脈動直流電壓。
為了便于理解，請參見下面的直流電壓有關(guān)波形：

由于這種電壓是脈動的，不具有穩(wěn)定性，不能夠滿足變頻器逆變電路的需求。所以要想辦法去掉這種脈動成分，就有了濾波電路的需求。

二、濾波電路：濾波電路也是變頻器的主要電路之一，它關(guān)系到直流電壓的穩(wěn)定程度。它的主要作用就是把整流出來的脈動直流電壓，通過電容或者電感的濾波功能，去掉脈動部分，使直流電壓更加的平滑穩(wěn)定：

三、變頻器預(yù)充電電路：在變頻器中，不得不提到的還有一個預(yù)充電電路。雖然電路比較簡單，但是非常重要。這個電路的作用是給濾波電路的電容提供一個充電通路，以限制通過電容的電流，防止損壞變頻器。在預(yù)充電電路中，預(yù)充電電阻R兩端還有一個輔助觸點KM，這個觸點也很重要，這個觸點必須在預(yù)充電完成后，變頻器啟動之前閉合，否則會引起燒毀預(yù)充電電阻以及變頻器出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

四、變頻器整流電路的分類：變頻器整流電路的種類可分為好多種：

整流二極管三相整流電路：6脈波整流 參見下圖

半控橋（二極管+晶閘管）三相整流電路：6脈波整流 參見下圖

12脈波三相整流電路： 參見下圖
圖片

IGBT三相整流電路：參見下圖

以上幾種常用的三相整流電路，其輸出的脈動直流電壓是交流電壓的1.35倍，如果是連接電容濾波電路，其輸出的平穩(wěn)直流電壓是交流電壓的1.414倍

二極管整流和半控橋整流都是2象限整流，它的諧波電流比較大，要減小諧波的級別，需要單獨加裝進線濾波器或有源或者無源諧波濾波器。這種電路應(yīng)用在慣性負載系統(tǒng)中，要設(shè)計制動斬波器電路，以消除電機的能量。

12脈波整流三相整流電路，輸出的脈動直流電壓波動比6脈波整流電路小很多，所以他的諧波電流含量也比較小，適用于要求諧波低的場合。

IGBT三相整流電路是4象限整流電路，可以把電機的回饋能量直接通過整流器件回饋到電網(wǎng)，起到了一定的節(jié)能作用。其產(chǎn)生的諧波電流也比較小，但是價格比較貴。

1.電源故障

如果現(xiàn)象是電源瞬時斷電，或電壓低落出現(xiàn)“欠電壓”顯示，或者瞬時過電壓出現(xiàn)“過電壓”顯示，都會引起變頻器跳閘停機，這時只需要待電源恢復(fù)正常后重啟起動即可。

2.外部故障處理

如果變頻器顯示“外部”故障而跳閘停機，原因會有很多，比如輸入信號斷路、輸出線路開路、斷相、短路、接地或絕緣電阻很低，或者電動機故障等，這里要對以上原因進行排查，排除故障后，即可重新啟動。

3.參數(shù)設(shè)置不當

當變頻器參數(shù)預(yù)置后，空載試驗正常，加載后出現(xiàn)“過電流”跳閘，可能是起動轉(zhuǎn)矩設(shè)置不夠或加速時間不足。

有的變頻器運行一段時間后，轉(zhuǎn)動慣量減小，導(dǎo)致減速時“過電壓”跳閘，這時需要修改功能參數(shù)，適當增大加速時間。

4.內(nèi)部故障處理

如果是變頻器內(nèi)部故障，可能是由于內(nèi)部風(fēng)扇斷路或過熱，熔斷器斷路、器件過熱、存儲器錯誤、CPU故障等原因，這時可暫時將變頻器切換至工頻運行，對變頻器進行檢測維修，待內(nèi)部故障排除后，再安裝變頻器運行。

變頻器內(nèi)部故障，需要打開變頻器后進行以下檢查：

1. 打開機箱后，首先觀察內(nèi)部有否斷線、虛焊、燒焦氣味或變質(zhì)變形的元器件，如有則應(yīng)及時處理。
2. 用萬用表檢測電阻的阻值和二極管、開關(guān)管及模塊通斷電阻，判斷是否開斷或擊穿。如有，按原標稱值和耐壓值更換，或用同類型的代替。
3. 用示波器檢測各工作點波形，采用逐級排除法判斷故障位置和元器件。 

變頻器所用IGBT模塊，大功率的變頻器一般為三塊獨立模塊，每個模塊包括一個上橋一個下橋，小功率變頻器則使用一體化7合一的模塊，即三單元整流、三單元逆變和一單元制動，并自帶模塊溫度自檢單元。

單獨模塊的測量比較簡單，以下以七合一模塊的測量為例，首先認識一下模塊各引腳的定義。

靜態(tài)測量使用指針萬用表，測量方法和原理同普通二極管。

首先測量整流模塊上橋，將萬用表調(diào)到電阻檔，黑表筆接整流輸出P，紅表筆依次接R、S、T，此時正常的狀態(tài)應(yīng)該是截止狀態(tài)。再將黑表筆接R、S、T，紅表筆接P，此時顯示狀態(tài)應(yīng)為導(dǎo)通狀態(tài)。原理如下圖：

然后測量整流模塊下橋， 黑表筆接整流輸出N，紅表筆依次接R、S、T，此時正常的狀態(tài)應(yīng)該是導(dǎo)通狀態(tài)。再將黑表筆接R、S、T，紅表筆接P，此時顯示狀態(tài)應(yīng)為截止狀態(tài)。

接下來測量IGBT的六個單元二極管是否正常，和剛才測量的方法類似，只不過測量的點是逆變的P和N，以及U、V、W三個輸出點。

逆變測量的時候還需要觸發(fā)IGBT的G極（如上圖的G1，G2，G1為上橋驅(qū)動，G2為下橋驅(qū)動），看IGBT的開關(guān)功能是否正常，以測量G1為例，方法是黑表筆接P1，紅表筆接E1，然后給G1一個正向電壓，如果萬用表顯示導(dǎo)通，說明IGBT開關(guān)功能正常。

溫度檢測電路：

屏蔽方法：熱敏電阻R5是在IGBT模塊內(nèi)，如果模塊沒有安裝到主電路板上，此時R6沒有和熱敏電阻形成分壓電路，而是直接輸入到CPU，所以電壓為VCC電壓，會導(dǎo)致報OH過熱故障。此時只需用萬用表測出模塊上邊熱敏電阻的阻值，然后取相等或者接近此阻值的電阻接在R6和地之間，與R6形成分壓電路，就可以消除變頻器的OH故障報警。

母線電壓檢測電路：

屏蔽方法：上圖的母線電壓檢測電路是通過在母線串接電阻分壓后送給CPU，母線電壓信號取自開關(guān)電源的輸出繞組，通過D1整流，R7，R8限流，再和R9和R10分壓后送給CPU。D2起到電壓的鉗位作用，防止電壓超過5V擊穿CPU。交流380V供電的變頻器母線電壓是530V，如果直流電壓供電達不到，R10上邊分到的電壓值會減少，就會報欠壓故障。如果需要屏蔽此故障只需增大R10的阻值，使R10上邊的分壓增大到和530V母線電壓供電時的電壓值相同即可。

一、變頻器諧波的形成

諧波是指由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發(fā)生畸變而產(chǎn)生的諧波。在交流電網(wǎng)中，由于有許多非線性負載的電氣設(shè)備的投入運行，造成其電壓、電流波形實際上已經(jīng)是有所畸變的非正弦波。變頻器諧波是指變頻器的整流電路一般采用三相橋式整流電路，當變頻器接入已經(jīng)發(fā)生畸變的交流電網(wǎng)，只要電源側(cè)有非線性引起的諧波，輸出側(cè)通常就含有高次諧波干擾電網(wǎng)。

如圖1所示為變頻器的主電路圖中可以看出，其主電路由交-直-交方式組成，外部輸入220V或380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相整流橋整流成直流電壓，經(jīng)大容量的電解電容濾波及IGBT逆變?yōu)轭l率可變的交流電壓。在三相整流電路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級數(shù)分解為基波和各次諧波，諧波次數(shù)通常為6n±1次高次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。

二、高次諧波干擾的危害

諧波電壓和諧波電流的產(chǎn)生，對電網(wǎng)是一種極大的污染，它使得供電系統(tǒng)外的其他用電設(shè)備運行條件發(fā)生變化，對其工作的穩(wěn)定性和可靠性甚至使用壽命產(chǎn)生不利影響；干擾系統(tǒng)內(nèi)的其他電子設(shè)備，容易導(dǎo)致電子設(shè)備不能可靠的工作，發(fā)生故障，影響系統(tǒng)工作的可靠性。變頻器諧波對用電設(shè)備產(chǎn)生的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、影響變頻器自身的工作性能和使用壽命

當變頻器的輸入電壓發(fā)生畸變，其輸入電流峰值就會增大，使得變頻器整流電路及濾波電解電容負擔(dān)加重，容易產(chǎn)生過電壓或者過電流，導(dǎo)致變頻器不能正常工作。由于變頻器本身屬于一種電力電子裝置，其內(nèi)部的各種控制電路很容易受諧波失真影響而誤動作，從而影響變頻器的工作性能和使用壽命。

2、造成電能的浪費

高頻諧波電流使線路阻抗隨著頻率的增加而提高，對供電線路產(chǎn)生了附加諧波損耗，造成電能的浪費，并且高頻諧波會使電路等效阻抗增加，導(dǎo)致供電線路上的電壓降增大，需要增大輸出電纜的截面積，增加材料成本。

3、影響電機的正常工作

電動機的定子屬于感性負載存在分散電容，諧波會引起電動機的額外溫升，導(dǎo)致電機的機械效率下降，造成電動機輸出轉(zhuǎn)矩降低，長時間處于這種運行狀態(tài)，會導(dǎo)致電機繞組的介電強度和體積電阻率的下降，引起電機的絕緣強度降低，降低電動機的使用壽命。

4、對用電設(shè)備的影響

諧波會使如計算機、觸摸屏等顯示畫面發(fā)生圖形畸變，出現(xiàn)通訊不正常等現(xiàn)象。對于采用單片機控制的一些電子設(shè)備，諧波可能使單片機出現(xiàn)死機、莫名其妙復(fù)位等故障，或?qū)е螺斎牒洼敵鲂盘柕恼`動作，影響機器的正常工作，嚴重時會危害機械設(shè)備和人身安全。

三、變頻器諧波的抑制對策

根據(jù)上文分析，變頻器主回路采用的電子元器件決定了諧波的存在。近年來，人們越來越重視諧波對供電質(zhì)量的影響，“綠色電網(wǎng)”的呼聲也越來越高。為了防止諧波對其他用電設(shè)備產(chǎn)生干擾，總的原則是抑制和消除電路中的諧波，切斷諧波的傳播通道，降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性。在實際應(yīng)用中，采取的有效措施主要有兩大類，一是在電網(wǎng)系統(tǒng)中采用適當?shù)拇胧┮种苹蛳C波，二是對變頻裝置本身進行改造，使其盡量少產(chǎn)生諧波。

1、對交流輸入電源采取的措施

在交流輸入側(cè)采取的抑制或消除諧波的方式主要有以下幾種。

（1）加裝隔離變壓器，實際應(yīng)用中，通常把隔離變壓器加在輸入電源和變頻器之間，隔離變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)兩個線圈沒有直接的電氣連接，通過磁場來進行電-磁-電的轉(zhuǎn)換，這樣一來，就把變頻器和易受干擾的電氣設(shè)備隔離開來，這樣就降低了電網(wǎng)中的有害諧波成份。

（2）可靠的接地，抑制或者消除諧波最有效的措施是接地，目前很多生產(chǎn)廠家的變頻器都采用鐵殼，利用機殼進行屏蔽，這樣既能屏蔽交流調(diào)速系統(tǒng)向外傳遞諧波，又能防止外界諧波對變頻器本身的干擾，如圖2所示。

（3）合理布線，通過對強弱電電纜的合理布線，可以有效的降低動力電纜對控制信號線的干擾。應(yīng)用中需要注意的是變頻器的輸入、輸出線要和其他設(shè)備的控制線保持一定的間距。如果控制線和動力線空間上無法分開，應(yīng)盡量和變頻器的動力電纜垂直交叉。變頻器和電動機之間的動力電纜，應(yīng)盡量使用屏蔽電纜，如果條件允許，動力電纜穿入已經(jīng)接地的金屬管內(nèi)。信號線盡量使用屏蔽雙絞電纜，屏蔽層不論是接公共端還是接地，只能采用單端接地的方式。

（4）加裝電抗器，在變頻器的供電回路中加裝電抗器是一種十分有效的抑制諧波電流的方法。根據(jù)電抗器安裝的位置，主要分為兩種電抗器：直流電抗器和交流電抗器。交流電抗器又稱輸入電抗器，它安裝在變頻器的輸入側(cè)，可以抑制和減小變頻器產(chǎn)生的諧波向電網(wǎng)傳遞，同時還可以防止電網(wǎng)電壓波動和沖擊電流對變頻器的影響。直流電抗器又稱為平波電抗器，直流電抗器串聯(lián)在變頻器的直流回路中。它的功能就是削減電流中的諧波成分，保證整流電流的連續(xù)，減小電流的脈動值，提高變頻器的功率因數(shù)，減少和防止三相整流橋和濾波電容因為沖擊電流造成的損壞，如圖3所示。

（5）加裝濾波器，這種濾波器是傳統(tǒng)所說的無源濾波器，這種濾波器只能運行某一頻率的電流信號可以順利的通過，而其他頻率段的信號則受到抑制，濾波器實際上是一個選頻電路。濾波器根據(jù)安裝位置的不同分為輸入濾波器和輸出濾波器。輸入濾波器安裝在變頻器的輸入側(cè)，它的主要作用是防止變頻器工作時，變頻器輸入端對電網(wǎng)和其它設(shè)備產(chǎn)生的干擾。輸出濾波器又叫出線濾波器，安裝在變頻器的輸出和電機之間，它的作用是濾除變頻器輸出電流中的高次諧波，保護電機，避免電機因為高度浪涌電壓造成絕緣破損，如圖4所示。

4.2對變頻器進行升級

對變頻器本身進行升級，使其減少諧波產(chǎn)生的方式主要有以下幾種：

（1）隨著技術(shù)的不斷進步，采用有源濾波器進行諧波

抑制是一項十分有效的方法，它用于變頻器的主電路中，用于消除主電路的諧波。有源濾波器工作時實時檢測電路中的諧波電流，通過數(shù)字處理器計算后生成與諧波電流幅值相同、但是極性相反的補償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電路中的諧波成分，從而使電網(wǎng)中的電流只含有基波電流。有源濾波器能對大小和頻率都變化的諧波進行實時跟蹤補償，可以同時濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，因而受到特別的關(guān)注，并在歐洲等國已得到大量的應(yīng)用。

（2）調(diào)整變頻器的載波頻率

當載波頻率提高后，輸出電流波形正弦性能變好，毛刺減少，波形光滑，對減少諧波有利，所以適當提高載波頻率，對抑制或減少諧波有利。

（3）開發(fā)新型變頻器

大容量的變頻器減少諧波的主要方法是采用多重化技術(shù)。多重化技術(shù)采用2個或多個逆變單元并聯(lián)，通過波形疊加抵消諧波分量。采用多重化技術(shù)的變頻器不但輸出電壓和流為正弦波，而且輸進電流也為正弦波，且功率因數(shù)為1。