ABB交流傳動諧波指南
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ABB交流傳動諧波指南
ABB交流傳動諧波指南。
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ABB
交流傳動諧波指南
6
號技術(shù)指南 6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南傳動
ABB
交流傳動諧波指南
號技術(shù)指南
6
3ABD64292714 中文 A 版本
Based on3AFE64292714 REV C EN
EFFECTIVE: 25.07.2008
? 2008 北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司 6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南目錄
第 1章 - 介紹 ..........................................................................................................7
概述 .............................................................................................................7
第2章 - 諧波現(xiàn)象的基本原理 ..................................................................................8
第3章 - 諧波畸變源和影響 ...................................................................................10
第4章 - 使用DriveSize軟件計(jì)算諧波畸變 .............................................................11
4.1 計(jì)算實(shí)例的電路圖................................................................................11
4.2 電機(jī)負(fù)載的輸入數(shù)據(jù) ............................................................................11
4.3 選擇電機(jī) ..............................................................................................12
4.4 選擇逆變器 ..........................................................................................12
4.5 逆變器供電單元數(shù)據(jù) ............................................................................12
4.6 電網(wǎng)和變壓器數(shù)據(jù)輸入 ........................................................................13
4.7 計(jì)算的諧波電流和電壓 ........................................................................13
4.8 計(jì)算的諧波電流（用圖形表示） ..........................................................13
4.9 打印報(bào)告的一部分................................................................................14
第5章 - 諧波限值標(biāo)準(zhǔn) ...........................................................................................15
5.1 EN61800-3 （IEC61800-3）調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) .................................15
5.2 IEC610002-2，電磁兼容性（EMC） .................................................16
5.3 IEC61000-2-4，電磁兼容性（EMC） ................................................16
5.4 IEC61000-3-2，電磁兼容性（EMC） .................................................16
5.5 IEC61000-3-4, 電磁兼容性（EMC））..............................................16
5.6 IEC61000-3-12標(biāo)準(zhǔn)的介紹 ......................................................................17
5.7 IEEE519, IEEE推薦的電動系統(tǒng)諧波控制實(shí)踐和要求 ..............................17
5.8 公用電網(wǎng)諧波國家標(biāo)準(zhǔn) ............................................................................18
第6章 - 諧波評估 ..................................................................................................20
第7章 - 如何通過改進(jìn)交流傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來減少諧波 .........................................21
7.1 在交流傳動中影響諧波的因素 .............................................................21
7.2 表格：各種因素及其影響列表 ..............................................................22
7.3 使用6脈沖二極管整流器 ......................................................................22
7.4 使用12脈沖或24脈沖二極管整流器......................................................23
7.5 使用相控晶閘管整流器 ........................................................................23
7.6 使用IGBT電橋......................................................................................24
7.7 使用更大的直流或交流電感器 ..............................................................25
第8章 - 降低諧波的其它方法 ..............................................................................28
8.1 調(diào)諧的單臂無源濾波器 .......................................................................28
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南 8.2 調(diào)諧的多臂無源濾波器 ........................................................................28
8.3 外部有源濾波器 ...................................................................................29
第9章 - 諧波衰減綜述 ...........................................................................................31
9.1 不帶電感器的6脈沖整流器 ...................................................................31
9.2 帶電感器的6脈沖整流器 ......................................................................31
9.3 帶三繞組變壓器的12脈沖整流器..........................................................31
9.4 由兩臺相位差30度的雙繞組變壓器組成12脈沖整流器 .........................31
9.5 帶兩套三繞組變壓器的24脈沖整流器 ..................................................32
9.6 有源IGBT濾波器 ..................................................................................32
第10章 - 定義 .......................................................................................................33
索引 .............................................................................................................35
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南第 章 -- 介介介紹紹紹
1
概述
本指南是ABB系列技術(shù)指南的延續(xù)，其中介紹了諧波畸變、諧波畸
變源和影響、以及諧波畸變的計(jì)算和評估。文中還著重介紹了降低
交流傳動諧波的方法。
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南 第 章 -- 諧諧諧波波波現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)象象象的的的基基基本本本原原原理理理
2
諧波電流和電壓是由與配電系統(tǒng)相連的非線性負(fù)載產(chǎn)生的。諧波
畸變是電設(shè)備中產(chǎn)生的一種污染，如果總諧波電流超過一定的限
值，就可能出現(xiàn)問題。
在各種電子系統(tǒng)中的所有電力電子變流器都可以通過向柵極直接
注入諧波電流而增加諧波干擾。圖2.1說明了在電力電子變流器輸
入電流中的電流諧波如何影響電源電壓（ut）。
is(t) = i1(t) + Σ ih(t)
變流器負(fù)載
u(t)
Rs Ls 公共耦合點(diǎn)（PCC）
主變壓器
其它負(fù)載
圖2.1 帶有變流器負(fù)載、主變壓器和其它負(fù)載的設(shè)備
可以使用如下公式根據(jù)直流輸出電流來計(jì)算3脈沖和6脈沖整流器
的線路電流
，其中
總RMS電流
整流器的直流電流輸出??
（適用于濾波直流電流）
基波電流為：
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南諧波現(xiàn)象的基本原理
從理論上來說，如果將輸出電流估算為沒有污染的直流電流，那么
一個(gè)6脈沖三相整流器的諧波電流頻率為基波頻率（50或60Hz)的
n倍。如果線路電感與直流電抗器的電感相比可以忽略，那么下面
的計(jì)算方法是成立的。此時(shí)線路電流為120°塊狀矩形波。次數(shù)n用
如下公式計(jì)算:
諧波成分的有效值為：
在圖2.2中給出了諧波成分：
諧波電流
（%）
諧波成分的次數(shù)
圖2.2 一個(gè)6脈沖整流器理論矩形電流的諧波成分
在圖2.3中說明了如何將諧波成分添加到基波電流中去，圖中只顯
示了5次諧波。
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第 1章 - 介紹 ..........................................................................................................7
概述 .............................................................................................................7
第2章 - 諧波現(xiàn)象的基本原理 ..................................................................................8
第3章 - 諧波畸變源和影響 ...................................................................................10
第4章 - 使用DriveSize軟件計(jì)算諧波畸變 .............................................................11
4.1 計(jì)算實(shí)例的電路圖................................................................................11
4.2 電機(jī)負(fù)載的輸入數(shù)據(jù) ............................................................................11
4.3 選擇電機(jī) ..............................................................................................12
4.4 選擇逆變器 ..........................................................................................12
4.5 逆變器供電單元數(shù)據(jù) ............................................................................12
4.6 電網(wǎng)和變壓器數(shù)據(jù)輸入 ........................................................................13
4.7 計(jì)算的諧波電流和電壓 ........................................................................13
4.8 計(jì)算的諧波電流（用圖形表示） ..........................................................13
4.9 打印報(bào)告的一部分................................................................................14
第5章 - 諧波限值標(biāo)準(zhǔn) ...........................................................................................15
5.1 EN61800-3 （IEC61800-3）調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) .................................15
5.2 IEC610002-2，電磁兼容性（EMC） .................................................16
5.3 IEC61000-2-4，電磁兼容性（EMC） ................................................16
5.4 IEC61000-3-2，電磁兼容性（EMC） .................................................16
5.5 IEC61000-3-4, 電磁兼容性（EMC））..............................................16
5.6 IEC61000-3-12標(biāo)準(zhǔn)的介紹 ......................................................................17
5.7 IEEE519, IEEE推薦的電動系統(tǒng)諧波控制實(shí)踐和要求 ..............................17
5.8 公用電網(wǎng)諧波國家標(biāo)準(zhǔn) ............................................................................18
第6章 - 諧波評估 ..................................................................................................20
第7章 - 如何通過改進(jìn)交流傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來減少諧波 .........................................21
7.1 在交流傳動中影響諧波的因素 .............................................................21
7.2 表格：各種因素及其影響列表 ..............................................................22
7.3 使用6脈沖二極管整流器 ......................................................................22
7.4 使用12脈沖或24脈沖二極管整流器......................................................23
7.5 使用相控晶閘管整流器 ........................................................................23
7.6 使用IGBT電橋......................................................................................24
7.7 使用更大的直流或交流電感器 ..............................................................25
第8章 - 降低諧波的其它方法 ..............................................................................28
8.1 調(diào)諧的單臂無源濾波器 .......................................................................28
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南 8.2 調(diào)諧的多臂無源濾波器 ........................................................................28
8.3 外部有源濾波器 ...................................................................................29
第9章 - 諧波衰減綜述 ...........................................................................................31
9.1 不帶電感器的6脈沖整流器 ...................................................................31
9.2 帶電感器的6脈沖整流器 ......................................................................31
9.3 帶三繞組變壓器的12脈沖整流器..........................................................31
9.4 由兩臺相位差30度的雙繞組變壓器組成12脈沖整流器 .........................31
9.5 帶兩套三繞組變壓器的24脈沖整流器 ..................................................32
9.6 有源IGBT濾波器 ..................................................................................32
第10章 - 定義 .......................................................................................................33
索引 .............................................................................................................35
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南第 章 -- 介介介紹紹紹
1
概述
本指南是ABB系列技術(shù)指南的延續(xù)，其中介紹了諧波畸變、諧波畸
變源和影響、以及諧波畸變的計(jì)算和評估。文中還著重介紹了降低
交流傳動諧波的方法。
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南 第 章 -- 諧諧諧波波波現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)象象象的的的基基基本本本原原原理理理
2
諧波電流和電壓是由與配電系統(tǒng)相連的非線性負(fù)載產(chǎn)生的。諧波
畸變是電設(shè)備中產(chǎn)生的一種污染，如果總諧波電流超過一定的限
值，就可能出現(xiàn)問題。
在各種電子系統(tǒng)中的所有電力電子變流器都可以通過向柵極直接
注入諧波電流而增加諧波干擾。圖2.1說明了在電力電子變流器輸
入電流中的電流諧波如何影響電源電壓（ut）。
is(t) = i1(t) + Σ ih(t)
變流器負(fù)載
u(t)
Rs Ls 公共耦合點(diǎn)（PCC）
主變壓器
其它負(fù)載
圖2.1 帶有變流器負(fù)載、主變壓器和其它負(fù)載的設(shè)備
可以使用如下公式根據(jù)直流輸出電流來計(jì)算3脈沖和6脈沖整流器
的線路電流
，其中
總RMS電流
整流器的直流電流輸出??
（適用于濾波直流電流）
基波電流為：
6號技術(shù)指南 – 交流傳動諧波指南諧波現(xiàn)象的基本原理
從理論上來說，如果將輸出電流估算為沒有污染的直流電流，那么
一個(gè)6脈沖三相整流器的諧波電流頻率為基波頻率（50或60Hz)的
n倍。如果線路電感與直流電抗器的電感相比可以忽略，那么下面
的計(jì)算方法是成立的。此時(shí)線路電流為120°塊狀矩形波。次數(shù)n用
如下公式計(jì)算:
諧波成分的有效值為：
在圖2.2中給出了諧波成分：
諧波電流
（%）
諧波成分的次數(shù)
圖2.2 一個(gè)6脈沖整流器理論矩形電流的諧波成分
在圖2.3中說明了如何將諧波成分添加到基波電流中去，圖中只顯
示了5次諧波。
AIGC"ABB交流傳動諧波指南" 是一份詳細(xì)的技術(shù)文檔或手冊，由全球領(lǐng)先的電力和自動化技術(shù)公司 ABB 提供。這份指南主要針對交流傳動系統(tǒng)（如變頻器、電機(jī)控制等）在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的諧波問題進(jìn)行了深入解析。內(nèi)容可能包括：
1. 什么是交流傳動系統(tǒng)的諧波及其影響：解釋交流電動機(jī)工作時(shí)由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的電壓和電流中的高次諧波成分，以及這些諧波對設(shè)備性能（如效率、可靠性、壽命）、電網(wǎng)質(zhì)量（如電壓波動、功率因素降低）以及環(huán)境保護(hù)（如電磁干擾、噪聲污染）等方面的影響。
2. ABB交流傳動產(chǎn)品特性的諧波管理：介紹 ABB 在其交流傳動產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中如何采用先進(jìn)的濾波技術(shù)和算法來抑制諧波的產(chǎn)生與傳播，如采用多級PWM調(diào)制、使用諧波抑制電抗器、智能型電壓源正弦波逆變器等技術(shù)。
3. 諧波檢測與分析方法：闡述如何通過各種測試手段（如FFT分析、THD測量）來診斷和評估交流傳動系統(tǒng)中的諧波問題，并提供相應(yīng)的解決方案。
4. 防止和減輕諧波影響的實(shí)踐措施：給出用戶在安裝、運(yùn)行及維護(hù)過程中應(yīng)遵循的最佳實(shí)踐，包括選擇合適的電源配置、合理布局動力系統(tǒng)、定期進(jìn)行諧波測試以及必要時(shí)的諧波補(bǔ)償裝置配置等。
5. 合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)要求：涉及國際和國內(nèi)關(guān)于交流傳動系統(tǒng)諧波排放的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如IEC61000-4-30, GB/T 14549等），強(qiáng)調(diào)企業(yè)在設(shè)計(jì)和運(yùn)營交流傳動系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)定。
總之，"ABB交流傳動諧波指南"為用戶提供了一個(gè)全面而實(shí)用的框架，幫助理解和解決交流傳動系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的諧波相關(guān)問題，確保電力系統(tǒng)的高效、可靠與環(huán)保運(yùn)行。
