Question

变频器谐波是怎么产生的？

Answer 1

变频器谐波的产生是由于非线性元件和电路的存在。在变频器中，通常使用晶闸管、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等开关元件来控制电源的输出电压和频率。这些开关元件在开关过程中会引入非线性特性，从而导致谐波的产生。
当开关元件切换时，由于其非线性特性，会产生电压和电流的快速变化。这种快速变化会导致电压和电流波形出现不连续的尖峰和陡峭的边缘。这些尖峰和陡峭的边缘包含了高频成分，即谐波。谐波是原始信号频率的整数倍，例如，第二谐波是原始信号频率的两倍，第三谐波是原始信号频率的三倍，依此类推。
除了开关元件的非线性特性，变频器中的电容、电感等元件也会引入谐波。这是因为电容和电感在电压和电流的变化过程中会产生反应，导致波形形状发生变化，从而产生谐波。
变频器谐波的产生对电力系统和电力设备都会产生一定的影响。谐波会导致电压和电流的失真，增加系统的功率损耗，降低系统的效率，甚至对其他设备产生干扰和损坏。因此，在变频器的设计和应用中，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播，以保证系统的稳定运行和设备的正常工作。这包括使用滤波器、电容器、电感器等来滤除谐波成分，以及合理设计和选择电力设备和线缆等。

Answer 2

变频器的两个主要过程，一个是整流，一个逆变，都是用高速开关通断来完成的，这些开关的动作，就导致了谐波的产生。

Answer 3

变频器在整流、逆变过程中，输入输出部分会产生大量的高次谐波，变频器谐波对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰。
实际上不限于变频器，晶闸管供电的直流电动机、无换向器电动机等凡是在电源侧有整流回路的，都将产生因其非线性引起的高次谐波。
1、变频器输入端谐波产生机理
变频器的主电路一般为交一直一交组成，外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压，经电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电压。在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，谐波次数通常为6n±1次高次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统。如果电源侧电抗充分小、换流重叠角"可以忽略，那么n次高次谐波为基波电流的1/n。
2、变频器输出端谐波产生机理
在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2-3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样，输出回路电流信号也可分解为只含基波和其他各次谐波。