一、变频器为什么会产生谐波?

　　变频器的核心由整流、直流中间电路和逆变三部分组成。其中，整流单元(通常是六脉波整流)在把交流电变为直流电时，会从电网中以非正弦的方式吸取电流，从而产生谐波电流。常见的谐波次序包括第5次、第7次、第11次、第13次等，以奇次谐波为主。这些谐波叠加后，使电流波形发生畸变，形成所谓的电流总谐波畸变率(THDi)。普通的变频器THDi可达35%至45%。

　　二、谐波对电网和设备的影响

　　谐波是一种“看不见的电污染”。它不仅降低电能质量，还会引发一系列连锁反应。

　　首先，从电网角度来看，谐波会使电压波形畸变，造成供电不稳定;变压器、电缆、开关等设备会因为附加损耗而发热;同时还会降低功率因数，使供电效率下降。

　　其次，从设备角度而言，谐波会导致电机发热、振动加剧、噪声增大;控制系统可能误动作，PLC或传感器可能出现故障;补偿电容柜甚至可能被谐波电流烧毁;某些保护装置还可能因为谐波而误跳闸。

　　另外，谐波还会干扰通讯和测控信号，造成通讯异常或数据漂移，对自动化系统影响尤其明显。

　　三、谐波影响的严重程度取决于哪些因素?

　　谐波的危害程度受多方面因素影响。变频器的功率越大，产生的谐波越多;电网的短路容量越小，系统越容易被谐波“污染”;若多台变频器集中使用，谐波效应会叠加，危害更显著。此外，配电结构、是否存在补偿装置以及电缆长度等，也都会影响谐波传播与共振的程度。

　　四、常见的谐波抑制措施

　　要抑制谐波，必须结合系统规模、负载特性和成本因素综合考虑。常用方法如下：

　　1. 加装电抗器(最常见方式)

　　电抗器分为交流输入电抗器和直流电抗器。

　　交流电抗器安装在电源侧，用于限制谐波电流峰值，改善功率因数，并减少整流冲击;一般可将THDi降至25%～30%。

　　直流电抗器安装在直流母线中，可抑制直流电流脉动，谐波降低效果相似。对于大多数中小功率系统，加装电抗器是性价比最高的方式。

　　2. 有源电力滤波器(APF)

　　有源滤波器通过实时检测谐波电流，产生反向电流进行抵消。它的优点是滤波效果显著、动态补偿能力强，可将THDi降至5%以下。

　　不过，APF成本较高，占用空间较大，主要用于大型厂房、建筑机房等多台变频器集中使用的场合。

　　3. 无源滤波器

　　无源滤波器由电感、电容、电阻组成调谐回路，针对特定次谐波进行吸收。优点是结构简单、造价低，但滤波带宽窄，对频率偏差较敏感。适用于特定谐波主导的系统，如第五或第七次谐波明显的场所。

　　4. 多脉波整流技术

　　通过采用12脉波或18脉波整流结构，让谐波相互抵消。12脉波系统的THDi可降至15%左右，18脉波系统更可低至8%左右。虽然成本较高，但在大型工厂或公共设施中应用广泛。

　　5. 低谐波变频器(AFE型)

　　近年来，许多厂家推出了低谐波变频器或有源前端(AFE)机型。其整流部分由IGBT组成，可以实现双向能量流动，谐波电流可降至3%～5%。虽然价格高于普通机型，但其高效节能、低谐波和电能质量优势明显，尤其适合高端应用。

　　在实际工程中，不同规模的系统应采用不同的谐波治理方案。

　　对于单台功率低于30kW的系统，加装输入电抗器即可满足大多数电能质量要求。

　　当功率超过75kW或存在多台变频器并网时，应考虑配置APF或使用低谐波型变频器。

　　若系统中有电容补偿柜，应避免变频器与电容器直接并联，否则容易产生谐振，需通过隔离或滤波支路进行分离。

　　在条件允许的情况下，应使用电能质量分析仪检测THDi值，根据数据制定针对性的整改方案。