揪出变频节能设备中的谐波隐患

    随着节能减排观念的普及，变频器被广泛应用在工业生产、民用设备等领域，就连家中的空调、冰箱等电器也贴有节能标签。但在这片席卷全球的“节能”风暴下，却隐藏着会影响到电能质量的谐波隐患，本文将就此为大家进行介绍并提供测量解决方法。

频器的节能原理
    变频器可将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电，通过控制输出电压的频率，实现对电机（或其他负载）的调速。这样就能根据拖动负载的大小来控制电机转速快慢，做到“物有所用”，达到节省能耗，保护电机的目的。

谐波产生的源头：整流电路与PWM调制电路
    那么谐波隐患是如何生成的呢？这是由变频器的电路特性决定的。变频器内部主电路可分为三部分：整流电路、直流母线、逆变电路。

图 12  变频器内部结构

    变频器输入端的整流电路属于非线性负载，会将输入的正弦电流信号整形成脉冲波（如图 13），并产生大量谐波分量反馈给电网，影响电网供电设备的正常运作。

图 13  变频器输入输出波形

    变频器输出端为逆变电路，对整流后的直流信号进行PWM脉冲调制，输出频率可调的PWM波（如图 13）。由于PWM信号是由许多高频脉冲信号组成，含有丰富的高次谐波，严重的话会导致输出设备运行噪音增大、设备发热，甚至造成设备损坏，因此必须对其进行测量与治理。

图 11  输入谐波过大导致电机发热

变频器谐波分析专家：PA6000功率分析仪
    由于变频器输出PWM波的载波频率较高，其高次谐波的频率可达几十k，所以这对测量仪器的精度、带宽、谐波测量能力提出十分高的要求。

    PA6000功率分析仪具备0.02%测量精度，1MHz宽带宽，可对变频器的输出PWM信号进行高精度完整测量；还支持行业唯一的7通道信号同步输入，保证各电路转换效率与整体效率的测量结果实时、可靠。

图 14  7通道同步测量变频器效率

    为满足变频器谐波测量的需要，PA6000可实现对2.6kHz的信号进行高达40次的谐波分析，且内置GB/T 12668-2标准的THD（总谐波畸变）测量公式，完美满足GB/T 12668-2国家标准的测试要求，轻松揪出隐藏在变频器中的谐波隐患。

       
图 15  PA6000功率分析仪谐波分析特点

    此外，PA功率分析仪还提供业界唯一的4路FFT同步显示功能，可对变频器的三相输出信号同时进行FFT变换，实现其频谱分布特性的同步分析。

图 16  4路FFT同步显示功能