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低基波频率下变频器谐波测试解决规划

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  • 颁布功夫:2014/11/5 11:41:33
  • 作者:东升国际官网电气

  变频器输出富含谐波,,,,,但其谐波散布与电网大不一样,,,,,设计良好的变频器根基不含低次谐波,,,,,其谐波重要集中在开关频率整数倍左近,,,,,低基波频率下的变频器输出谐波,,,,,谐波次数极度高,,,,,通常谐波测试设备难以满足要求。。。。 。。。本文结合事俘对变频器输入及输出谐波测试进行具体的分析并给出测试解决规划。。。。 。。。

被测变频器根基参数

    ●  输入相数:3
  ●  输入电压:380V
  ●  输出相数:3
  ●  输出电压:200V
  ●  输出电流:0A~10A
  ●  基波频率:0.1Hz~2Hz

变频器谐波测试需要分析

01通例谐波测试步骤

  目前市面上的谐波检测设备,,,,,大多依照电力系统谐波分析、电能质量分析必要进行设计,,,,,遵循国度尺度《GB/T17628.7电磁兼容 试验和丈量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的丈量和丈量仪器导则(IEC61000-4-7)》有关技术要求。。。。 。。。用于丈量叠加在50Hz/60Hz电力系统基波上,,,,,频率为9kHz以下的谐波和谐间波。。。。 。。。
  《DLT 1028-2006 电能质量测试分析仪检定规程》对电网谐波分析仪进行检定的最高谐波次数为50次。。。。 。。。大部门电力系统谐波分析仪的最高谐波阶数为40或50,,,,,能够满足电力系统谐波分析的通常必要。。。。 。。。

02变频器输入谐波分析

  变频器谐波散布与电网大不一样。。。。 。。。
  目前变频器大多为交直交变频器,,,,,输入大多选取二极管整流,,,,,变频器输入谐波含量大,,,,,谐波散布与整流脉数N有关:N脉冲整流会产生Nk+1次的谐波,,,,,就是说6脉冲整流会产生6k±1次的谐波,,,,,谐波序列为5、7、11、13……,,,,,12脉冲整流会产生12k±1次的谐波,,,,,谐波序列为11、13、23、25……
  若是如果互换侧电抗为零,,,,,直流电感无限大的梦想情况,,,,,这时M次谐波电流的理论相对值为1/M,,,,,就是说11次谐波的理论值是1/11,,,,,约9%。。。。 。。。
  若是没有装置输入电抗器,,,,,12脉整流的重要谐波为11、13、23、25次,,,,,总谐波含量约25%。。。。 。。。
  6脉整流输入电流蕴含6N±1次谐波,,,,,重要为5、7、11、13次,,,,,5次谐波约20%,,,,,7次约14%、11次约9%,,,,,13次约8%。。。。 。。。总谐波含量约51%。。。。 。。。
  在变频器输入侧或直流侧装置电抗器可大大减幼输入谐波。。。。 。。。
  图1为6脉整流变频器的输入电压、电流波形,,,,,其电流谐波含量大,,,,,波形失真严沉。。。。 。。。

6脉整流变频器的输入电压电流波形

图1 6脉整流变频器的输入电压电流波形

03变频器输出谐波分析

  变频器输出为PWM波,,,,,谐波含量丰硕,,,,,变频器输出谐波重要集中在载波频率整倍数左近,,,,,而低次谐波通常较幼。。。。 。。。当载波频率较高时,,,,,谐波频率也高。。。。 。。。
  若变频器的载波频率为fs,,,,,基波频率为f1,,,,,变频器输出谐波重要集中在ks*fs±k1*f1。。。。 。。。其中ks=1,2,3,4,5,6,7... k1=1,2,4,5,7...
  变频器输出谐波集中在载波频率整倍数左近,,,,,ks越大,,,,,相应的谐波越。。。。 。。。,,,对于通常丈量,,,,,分析到6倍开关频率就足够了。。。。 。。。
  对于SPWM三相变频器,,,,,若载波频率比是整数(N=fs/f1),,,,,N是3的整数倍,,,,,变频器输出谐波只蕴含6k±1次谐波,,,,,且不蕴含N-2次以下的谐波。。。。 。。。
  图2为SPWM变频器输出谐波频谱图。。。。 。。。图中,,,,,fs=3kHz,,,,,f1=50Hz,,,,,其谐波重要集中在3kHz(1倍fs)、6kHz(2倍fs)、9kHz(3倍fs)、12kHz(4倍fs)、15kHz(5倍fs)、18kHz(6倍fs)左近,,,,,也就是说,,,,,谐波重要集中在60次,,,,,120次、180次、240次、300次、360次左近,,,,,若选取40次的电力谐波分析仪,,,,,分析了局没有现实意思。。。。 。。。

SPWM变频器输出谐波频谱

图2 SPWM变频器输出谐波频谱

  上述变频器的基波频率降低至1Hz时,,,,,变频器的谐波散布没有太大的变动,,,,,但是,,,,,由于基波频率降低,,,,,谐波次数别离提高到3000次、6000次、9000次、12000次、15000次、18000次左近。。。。 。。。通常谐波分析仪器不能满足测试必要。。。。 。。。

04低基波频率下变频器输出测试要求

  变频器输出基波及谐波等测试均基于嘎凤叶变换,,,,,保障嘎凤叶变换精度的一个重要前提就是整周期截断,,,,,也就是说,,,,,参加嘎凤叶变换的数据应该是整数个信号周期对应的数据。。。。 。。。目前市面上大部门丈量仪器做不到这一点,,,,,其后果是丈量数据颠簸大,,,,,丈量精度无法保险。。。。 。。。
  另表,,,,,由于变频器输出谐波频率较高,,,,,被测信号带宽较宽,,,,,凭据采样定理,,,,,要求采样频率高于信号带宽的两倍。。。。 。。。若信号带宽为50kHz,,,,,采样频率必须高于100kHz。。。。 。。。如果基波频率为1Hz,,,,,这样,,,,,在整周期截断的要求下,,,,,至少分析1S(一个信号周期)的数据,,,,,而1S的数据量为100k点,,,,,即嘎凤叶变换的点数为100k点。。。。 。。。通常丈量仪器的处置器无法处置这么大量的数据,,,,,运算速度也跟不上,,,,,因而,,,,,现实丈量中往往通过降低采样频率来削减嘎凤叶变换点数,,,,,而降低采样频率之后,,,,,为了不违背采样定理,,,,,只能在被测信号输入侧加抗混叠滤波器,,,,,这样一来,,,,,嘎凤叶变换能够正常进行,,,,,基波能够正确获。。。。 。。。,,,但是,,,,,被测信号的高次谐波被抑造了,,,,,不能满足变频器输出谐波丈量的必要。。。。 。。。

05变频器谐波测试要求

    ●  带宽要求:变频器开关频率在10kHz以内,,,,,带宽应高于6倍开关频率,,,,,即:60kHz,,,,,综合思考,,,,,带宽应不低于100kHz。。。。 。。。
    ●  被测电压:输入电压:0V~380V;;;;;输出电压:0V~200V。。。。 。。。
    ●  被测电流:被测电流最大值为10A。。。。 。。。
    ●  基波频率:变频器持久工作在2Hz以下,,,,,要求最低可丈量0.1Hz,,,,,综合思考,,,,,基波频率领域应覆盖0.1Hz~100Hz。。。。 。。。
    ●  采样频率:整个测试过程中,,,,,选取频率应不低于200kHz。。。。 。。。

变频器谐波测试解决规划

  凭据上述需要分析,,,,,变频器输入输出测试均选取东升国际官网研造的WP4000变频功率分析仪,,,,,凭据被测电压、电流量程,,,,,功率单元选用DT217B数字变送器。。。。 。。。变频器输入输出谐波丈量规划如图3所示。。。。 。。。
  三个DT217B数字变送器用于丈量变频器输入三相电压、电流、频率、功率及谐波等参数。。。。 。。。三个DT217B数字变送器用于丈量变频器输出三相电压、电流、频率、功率及谐波等参数。。。。 。。。六个DT数字变送器输出经过光纤与WP4000变频功率分析仪相连,,,,,可实现变频器的输入输出电参量丈量。。。。 。。。WP4000通过网线与上位机相连,,,,,上位机装置WP4000扩大测试软件,,,,,可越发方便的构建定造化的测试工况,,,,,对被测数据进行自动纪录,,,,,出具测试汇报。。。。 。。。

变频器输入输出谐波测试道理示意图


图3 变频器输入输出谐波测试道理示意图

 

01WP4000可直接丈量和显示的参数:

  • 输入输出三相电压、电流的基波有效值、真有效值、校准均匀值;;;;;
  • 输入输出电压、电流的频率;;;;;
  • 输入输出基波有功功率;;;;;
  • 输入输出有功功率;;;;;
  • 输入输出位移因数(基波功率因数);;;;;
  • 输入输出电压、电流的0~100次谐波的幅值和相位;;;;;
  • 输入输出电压、电流的总谐波失真(THD)、总谐波因数(THF)、输入输出电压谐波因数(HVF)、输入输出电流谐波因数(HCF);;;;;

02通过上位机软件能够丈量和显示的参数:

  • WP4000能够显示的所有参数;;;;;
  • 输入输出电压、电流的100kHz以内的所有谐波幅值和相位(基波频率为0.1Hz时,,,,,最高可显示1,,,,,000,,,,,000次谐波);;;;;
  • 其它客户定造的参数。。。。 。。。

WP4000重要技术指标

项目 指标 前提
采样频率 250kHz
带宽 100kHz
电压 B型:0.1%rd
幅值:5~1280V;;;;;
基波频率:0.1Hz~1500Hz。。。。 。。。
电流 B型:0.1%rd
幅值:50mA~16A;;;;;
基波频率:0.1Hz~1500Hz。。。。 。。。
功率 B型:0.1%rd
功率因数=1;;;;;额定电压、额定电流;;;;;基波频率:45~66Hz。。。。 。。。
B型:0.2%rd
功率因数:0.2~1;;;;; 
基波频率:0.1Hz~1500Hz。。。。 。。。 
B型:0.5%rd
功率因数:0.05~0.2;;;;;
基波频率:0.1Hz~1500Hz。。。。 。。。
频率丈量精度 0.02%rd 0.1Hz~1500Hz

变频器谐波测试设备配置清单

序号 型号 名称 参数 数量 单元 厂家
1 WP4000 变频功率分析仪 6通路 1 东升国际官网电气
2 DT217B 数字变送器

1280V/640V/320V/160V/80V/40V/20V/10V;

 16A/8A/4A/2A/1A/500mA/250mA/125mA

6 东升国际官网电气
3 / 光纤 / 6 /
4 DH2000 PC机软件 / 1 东升国际官网电气

 


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作者:AnyWay中国

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