谐波逆变器



逆变器对电机有影响吗

逆变器对电机确实存在影响，包括积极和消极两个方面。

1. 积极影响

调速节能：逆变器通过改变电源频率来调节电机转速，使其根据实际需求运行，避免不必要的能耗。例如在空调或风机水泵系统中，节能效果可达20%至50%。

软启动功能：传统电机启动电流可达额定电流的5-7倍，而逆变器可实现平稳启动，将启动电流控制在1.5-2倍以内，减少对电网和设备的冲击。

改善功率因数：使用逆变器后，电机功率因数可提升至0.9以上，减少无功功率消耗，提高电能利用效率。

2. 负面影响

谐波问题：逆变器工作时产生的谐波会增加电机损耗，导致发热加剧，并可能引起振动和噪声，影响运行稳定性。

绝缘老化加速：逆变器输出的电压波形具有较高的电压变化率，长期作用会加速电机绝缘老化，增加击穿风险。

共模电压问题：可能产生轴电压和轴电流，对电机轴承造成电腐蚀，缩短使用寿命甚至导致损坏。

PMSM谐波分析一

PMSM谐波分析一

永磁同步电机（PMSM）在运行过程中，其相电压和相电流中会含有大量谐波，这些谐波主要来源于逆变器的非线性特性以及电机本体工艺特性等因素。谐波的存在会对电机的性能产生诸多不利影响，如增加损耗、产生振动和噪声、导致输出转矩脉动等。因此，对PMSM进行谐波分析是电机设计和优化过程中的重要环节。

一、永磁同步电机谐波分类

永磁同步电机运行过程产生的谐波一般分为两类：时间谐波和空间谐波。

时间谐波：时间谐波是指三相逆变器SVPWM输出电压含有大量高次谐波，这些谐波在电机绕组中产生的电流谐波。时间谐波的主要来源包括逆变器的非线性、逆变器的死区以及IGBT管压降等。

空间谐波：空间谐波是由电机本体引入的谐波。对于实际电机而言，即使供电电源为三相正弦波，但由于永磁同步电机及各种电机磁路的非线性和磁极形状、绕组分布、齿槽存在等原因，也会出现谐波电压和电流。

二、逆变器SVPWM谐波分析

逆变器SVPWM（空间矢量脉宽调制）是永磁同步电机驱动系统中常用的调制方式。在SVPWM调制下，逆变器的输出电压和电流中会含有一定的谐波成分。

谐波分布特性

电压谐波主要集中分布在采样频率f_k以及f_k的整数倍附近。

输出电压含有偶次谐波。

在线性调制阶段，载波频率f_k增大，低次谐波分量总体会减少，总的谐波畸变度也会相应降低。

随着调制系数m_v的降低，低次谐波分量会增大，总的谐波畸变度会增大，这是由于零矢量作用相对增强。

谐波分析实例

以下是通过实验得到的几个不同工况下的电压和电流谐波分析结果：

1000rpm 100N*m

调制比m_f=75，调制系数m_v=0.2801。

图4-1-1 谐波电压分析图4-1-2 谐波电流分析

1000rpm 180N*m

调制比m_f=75，调制系数m_v=0.3214。

（注：此处的电压和电流谐波分析图与上一个工况相同，仅为示例，实际应有所不同）

4000rpm 25kW

调制比m_f=18.75，调制系数m_v=0.8738。

图4-3-1 电压谐波分析图4-3-2 电流谐波分析

4000rpm 50kW

调制比m_f=18.75，调制系数m_v=0.8851。

图4-4-1 电压谐波分析图4-4-2 电流谐波分析

8000rpm 25kW

调制比m_f=9.375，调制系数m_v=0.8607。

图4-5-1 电压谐波分析图4-5-2 电流谐波分析

8000rpm 50kW

调制比m_f=9.375，调制系数m_v=0.9128。

图4-6-1 电压谐波分析图4-6-2 电流谐波分析

三、结论

通过对永磁同步电机进行谐波分析，可以深入了解电机在不同工况下的谐波分布特性，为电机的设计和优化提供重要依据。在实际应用中，可以通过改进逆变器控制策略、优化电机本体设计等方法来降低谐波含量，提高电机的性能和可靠性。

怎么降低逆变器输出谐波？

要降低逆变器输出谐波，可以采取以下几种方法：

**1. 优化硬件设计 外接释放改进：通过外接适当的电路或元件，如滤波器，来吸收或抑制谐波的产生。 修正响应特性：在硬件设计中考虑跟踪响应的特性反馈，通过修正响应的宽度或变化率，使逆变器输出更加平稳，减少谐波的产生。

**2. 采用矢量控制技术 针对性改变：利用矢量控制技术，可以针对逆变器的转矩和速度进行精确控制，从而优化输出波形，降低谐波含量。

**3. 引入微分和积分环节 修正和平滑处理：在控制系统中加入微分和积分环节，这些环节可以对逆变器输出的波形进行修正和平滑处理，进一步降低谐波。

**4. 考虑分布电容和漏电流 评估并处理：虽然漏电流不一定是分布电容引起的，但应评估其对逆变器输出的影响。如有必要，可以采取措施减少分布电容或控制漏电流的大小，以降低谐波的产生。

**5. 调整控制策略 平稳过渡：在逆变器的工作过程中，尽量避免突然的大幅度变化，如阶跃输入等。通过调整控制策略，使逆变器在过渡过程中更加平稳，也可以有效降低谐波的产生。

综上所述，降低逆变器输出谐波需要从硬件设计、控制技术、微分积分环节、分布电容和漏电流以及控制策略等多个方面综合考虑和实施。

三次谐波注入的作用

三次谐波注入的作用

三次谐波注入在电力电子领域中，特别是在逆变器控制策略中，具有显著的作用。其主要作用体现在优化相电压波形、提升基波幅值、提高母线利用率以及提升系统整体效率等方面。

一、优化相电压波形

当在相电压中注入三次谐波（零序分量），且三次谐波大小为基波的1/6时，相电压的波形会被优化。具体来说，相电压的峰值会被压缩，例如从原来的Vdc/2降低到约0.866Vdc/2。这种压缩效应避免了过调制的发生，使得逆变器在更高的调制比下仍能稳定运行。

二、提升基波幅值

由于相电压峰值的降低，逆变器允许将相电压的基波幅值从传统SPWM（正弦脉宽调制）的0.5Vdc提高到约0.577Vdc（即Vdc/√3）。这意味着在相同的直流母线电压下，逆变器能够输出更高的基波电压幅值，从而提高了输出电压的有效值。

三、提高母线利用率

母线利用率是输出交流电压有效值与母线电压有效值之比。在未注入三次谐波之前，母线利用率受限于相电压的峰值，即(1/2)*√3/√2 = 0.6124。而注入三次谐波后，相电压的峰值被压缩，但基波成分却能够超过Vdc/2，实际可以等效为0.577Vdc（Vdc/√3）。这使得线电压的基波幅值能够达到Vdc，从而提高了母线利用率至√2/2 = 0.707。与未注入三次谐波时相比，母线利用率提高了约15%。

四、提升系统整体效率

提高母线利用率意味着在相同的输出电压下，逆变器所需的直流母线电压可以降低。具体到工程实践上，系统的BUS电压可以降低15%而不出现过调制。降低系统BUS的工作点对于并网逆变器的转换效率有大大的提高。例如，在未注入三次谐波之前，并网逆变器的BUS电压外环参考一般不低于650V（325Vrms市电电压）。现在注入三次谐波之后，BUS电压环参考可以降低15%，即降低到562V。这不仅降低了逆变器的损耗，还提高了系统的整体效率。

五、实际应用中的波形分析

注入三次谐波后的相电压波形呈现马鞍状，这种波形显然不能直接用于需要正弦波输出的场合。但从线电压的角度来看，三次谐波相互抵消，线电压仍然是正弦波。因此，对于三角形系统或者是不带N线的星型系统，这种调制方式完全可以正常使用。

总结

综上所述，三次谐波注入在逆变器控制策略中具有显著的作用。通过优化相电压波形、提升基波幅值、提高母线利用率以及提升系统整体效率等方面，三次谐波注入使得逆变器能够更高效地利用直流母线电压，输出更高有效值的线电压，最终提升系统整体效率。这种方法在空间矢量调制（SVPWM）和特定三次谐波注入调制（THIPWM）中得到广泛应用。

逆变器干扰是什么原因

逆变器干扰的核心原因可归纳为电磁辐射、传导路径、设备接地、电路设计及负载特性五类。

1. 电磁辐射干扰

逆变器内部功率开关器件（如IGBT、MOSFET）在高速切换时，会产生高频电压/电流脉冲，形成向外辐射的电磁波。此类干扰易使附近电子设备工作异常，例如导致收音机杂音、无线信号断连等问题，尤其常见于低屏蔽率的民用设备。

2. 传导干扰

干扰信号通过电源线或信号线直接传播。当逆变器输入/输出端口与电网、其他设备共用线路时，其高频谐波或电压波动可能侵入同一系统——例如变频器导致的智能灯具闪烁，或光伏逆变器造成电视机雪花屏。

3. 接地不良

若逆变器接地电阻过大或未形成有效回路，电磁能量会以共模干扰形式积聚。典型表现为设备外壳带电、触摸屏误触，严重时甚至引发漏电保护器误动作。

4. 电路设计缺陷

布线过于密集可能导致寄生电容耦合，使高频信号串扰到弱电线路；而劣质滤波电容、散热不足的功率器件则会加剧开关噪声。某些低价逆变器因省略磁环、屏蔽层等设计，干扰强度可达合格产品的3-5倍。

5. 负载类型影响

当驱动电动机等感性负载时，逆变器需承受更高阶谐波；容性负载启停则可能激发LC谐振。此类工况下干扰频谱会扩展至更宽频段，例如工业设备中常见的30-100MHz高频干扰多数源自此类动态负载。

有哪些办法可以减小或消除逆变器的输出电压中的谐波

减小或消除逆变器的输出电压中的谐波，可以采用以下办法：

串联电感：

通过在逆变器输出端串联适当的电感，可以有效地滤除高频谐波成分。这是因为电感对高频信号的阻抗较大，可以使得高频谐波在电感上产生较大的压降，从而达到滤除谐波的目的。

并联电容：

在逆变器输出端并联电容也是一种常用的减小谐波的方法。电容对高频信号具有低阻抗特性，可以吸收高频谐波成分，从而降低输出电压中的谐波含量。

优化滤波电路：

逆变器内部的滤波电路设计对于减小输出电压中的谐波至关重要。通过优化滤波电路的结构和参数，可以进一步提高滤波效果，降低谐波含量。

提高逆变器输出波形质量：

选择具有高质量输出波形的逆变器也是减小谐波的有效方法。高质量的逆变器通常采用先进的控制技术和滤波技术，以确保输出电压的波形接近理想的正弦波，从而降低谐波含量。

合理使用负载：

在使用逆变器时，应确保负载与逆变器的输出功率匹配，并避免接入非线性负载，这些负载可能会产生额外的谐波成分。

综上所述，通过串联电感、并联电容、优化滤波电路、提高逆变器输出波形质量以及合理使用负载等方法，可以有效地减小或消除逆变器的输出电压中的谐波。

华为光伏逆变器产生几次谐波

华为光伏逆变器在运行时主要产生6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19次等。

1. 谐波产生机制：

光伏逆变器在整流和逆变过程中，因IGBT/晶闸管等器件的快速开关动作，导致电流波形无法完全正弦化，进而产生畸变。这种畸变在三相整流电路中表现为6n±1次特征谐波，其中n为自然数。

2. 实际应用中的变量：

虽然理论模型可推导谐波次数，但实际表现受多重因素影响：

•电路拓扑：不同型号逆变器采用的电路设计（如两电平或三电平拓扑）直接影响开关器件应力及谐波分布；

•控制算法：SPWM、SVPWM等调制策略对谐波抑制效果差异显著；

•负载特性：并网端阻抗、负载功率因数等因素会改变谐波传递路径和叠加效应。

3. 精准数据获取方式：

若需特定型号的谐波频谱、THDi（电流总谐波畸变率）等参数，建议通过以下途径确认：

- 查阅产品技术手册中电磁兼容性测试报告；

- 联系华为技术支持获取型号定制化谐波分析数据；

- 通过专业电能质量分析仪进行现场实测验证。

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器是一种高效的电力电子设备，其拓扑结构相较于L型滤波器具有更强的谐波抑制能力，同时成本和体积也更小。以下是对三相LCL型并网逆变器并入谐波电网的仿真介绍，重点讨论其谐波抑制策略。

一、三相LCL型并网逆变器拓扑结构

三相LCL型并网逆变器的基本拓扑结构如图1所示，包括三相逆变器、电感L1、电容C、电感L2、公共并网点（PCC）、电网电感LG以及电网电源ug。

二、LCL型并网逆变器的谐振问题与解决策略

LCL型逆变器虽然具有诸多优点，但由于其三阶系统的特性，存在谐振问题，容易引起系统的不稳定。特别是在电网背景谐波含量较高时，容易引起较大的谐波电流。为解决这一问题，目前主要有两种策略：有源阻尼和无源阻尼。

无源阻尼：通过在系统中合适的位置增加电阻，如电感上串联电阻、电容上并联电阻，来增大系统阻尼，抑制谐振。其中，电容器两端并联电阻是最合适的无源阻尼方式，但会增大系统损耗。

有源阻尼：通过控制策略实现阻尼效果，保证系统稳定的同时，不带来额外的损耗，也不会削弱滤波器对高频谐波的抑制能力。电容电流补偿法是目前最合适的有源阻尼方式。

三、三相LCL型并网逆变器仿真模型

图2展示了采用电容电流补偿法的三相LCL型并网逆变器控制/电路拓扑图。该仿真模型中，电网电压中串入了一串谐波分量，用来模拟三相LCL型并网逆变器并入谐波电网中的表现。

仿真模型采用外环并网电流控制（控制并网电流幅值大小及相位），内环采用电容电流补偿的方式。图3为simulink仿真模型，图4为电网电压及并网电流对比图。

通过FFT分析，并网电流中的谐波含量为7.06%。由于LCL型并网逆变器输出谐波阻抗较小，因此其并入谐波电网中容易引起较大的谐波电流。

四、谐波抑制策略——前馈补偿

为抑制并网电流中的谐波电流，可采用前馈补偿的方式。其原理为：并网电流主要由控制参考值Iref以及干扰项电网电压ug的影响叠加而成。通过分析系统传递函数，在控制中反方向再叠加一个ug的影响，从而可以在一定程度上抑制电网电压ug的影响，降低其谐波分量。

添加前馈补偿后的仿真模型如图5所示。经过前馈补偿后，并网电流的畸变程度明显降低。图6为添加前馈补偿后的电网电压及并网电流波形图，图7为并网电流FFT分析结果。

可以看到，在其他任何参数不变的前提下，经过前馈补偿后，并网电流的谐波含量降至了3.92%，谐波抑制效果显著。

五、总结

三相LCL型并网逆变器在并入谐波电网时，通过采用有源阻尼策略（如电容电流补偿法）和前馈补偿策略，可以有效抑制并网电流中的谐波分量，提高系统的稳定性和电能质量。对于深入研究LCL型并网逆变器的原理、参数设计、谐波抑制策略等，可参照相关专业书籍如《LCL型并网逆变器的控制技术》等。

谐波对并网逆变器的影响

谐波对并网逆变器的影响主要体现在降低能效、增加损耗、干扰信号以及可能引发的稳定性问题。

首先，谐波会导致并网逆变器能效降低。谐波是电流或电压中的非正弦周期性分量，它们会在电力系统中产生额外的热量。这些热量不仅造成了能量的浪费，还会加速逆变器内部元件的老化，从而缩短设备的使用寿命。例如，谐波引起的额外温升可能使逆变器中的电容器、电感等关键元件性能下降，影响整体效率。

其次，谐波会增加并网逆变器的损耗。由于谐波的存在，电流波形变得不规则，导致逆变器在转换过程中产生更多的损耗。这些损耗不仅包括电气损耗，如电阻损耗、铁芯损耗等，还包括机械损耗，如振动和噪音。这些损耗的累积会显著增加逆变器的运行成本，降低其经济效益。

再者，谐波会干扰并网逆变器的信号传输。在电力系统中，逆变器需要准确感知并响应电网的电压和频率变化。然而，谐波会干扰这些信号的准确传输，导致逆变器误判或响应迟缓。这种信号干扰可能引发逆变器的不稳定运行，甚至导致其与电网的脱网事故。例如，谐波可能导致逆变器的保护电路误动作，从而在电网正常运行时切断电源，影响供电的可靠性。

最后，谐波还可能引发并网逆变器的稳定性问题。在电力系统中，多个逆变器并联运行时，谐波可能导致它们之间的相互作用增强，从而引发系统的不稳定。这种不稳定可能表现为电压波动、电流畸变等，严重时甚至可能导致整个电力系统的崩溃。因此，在设计和运行并网逆变器时，必须充分考虑谐波的影响，采取相应的抑制措施以确保系统的稳定运行。

综上所述，谐波对并网逆变器的影响不容忽视。为了保障逆变器的安全高效运行，需要密切关注谐波问题，并采取有效的技术和管理措施来减少其不利影响。

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