污水泵站变频器波形治理论文_张琼渊 陈超

摘要: 变频器输出部分是把直流电源逆变为一定的频率和电压的逆变电源，变频器输出的波形为PWM波，是介于方波和正弦波之间的波形。不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。本文通过在三水厂提升泵房的实验数据，对比在安装正弦波滤波器前后的波形变化，分析滤波器的作用效果。

关键词:变频器，输出波形，温度，正弦波滤波，改善

杭州萧山污水处理有限公司的污水泵站调节变频器的频率来调节排水的水量，因此用到很多变频器，长山污水泵站电动机是200kW,使用中发现电动机发热量大，电机温升也高，噪音高，通过在污水泵站调安装正弦波滤波器的实验数据比对，发现正弦波滤波器的作用很大。

变频器原始的输出电流波形

变频器对电动机的负面影响:

1、变频输出高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，会产生很大的转子损耗。集肤效应所产生的附加铜耗会使电动机额外发热，效率降低输出功率减小。

2、很多变频器是采用PWM的控制方式，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，会加速电动机老化降低寿命。

3、普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中的各次谐波与电动机固有电磁空间频率相互干涉，形成各种电磁冲击力，若产生共振现象，容易加大噪声。有资料显示变频器能将电动机噪声加大达11db之多。

4、一般情况下，国产的变频器到电动机连线的长度不能超过50米；对于进口变频器来讲，一般情况下距离不能超过100米。

当然也可调整变频器的载波频率，有关数据可发现:载波频率越高，负载越重，对输出波形越有利。过高的变频器的载波频率会对变频器的寿命构成威胁，如果不是很有经验的工程师一般不建议调整载波频率。

变频器初始49.27Hz带载输出电流波形

调整变频器输出的波形。

1、加电抗器

国产的变频器与负载的距离超过50米就必须要加电抗器；进口变频器一般情况下，距离超过100米，就要加电抗器。

纯电抗器调整波形往往带来附加噪声，效果也是不很理想。

2、加DV/DT滤波器或正弦波滤波器

此正弦波滤波器是个无源器件，结构简单，会把PWM波改造成比较像正弦波的波形，正弦波滤波器实现了以下作用:

1)实现变频器的远距离传输。

2)降低电动机温升3-6℃，

3)大大降低电动机电磁噪音,实测约8db.

4)避免了轴承冲击，降低对弱电线路干扰。

变频器46.29Hz带载，输出经正弦波滤波器后的电流波形

加正弦波滤波器后输出波形改善效果显著

由于正弦波滤波器的价格比较高，改善效果显著，本身吸收了高次谐振波，发热量也较大，可考虑适当通风、风扇等换热环境。

加装正弦波滤波器后，到电动机的电压有效值也明显降低，电压有效值约降低7%-10%。

总结:变频器输出的波形为PWM脉宽调制波形，相对正弦波形来说，对电动机产生不良影响，如轴电流、轴承声音响，电机噪声变大、绝缘易损等，通过加装正弦波滤波器，变频输出波形得到很大改善。

论文作者:张琼渊 陈超

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期

论文发表时间:2020/5/8