变频器高次谐波产生原因、危害和处理方法
随着电力电子技术的发展，变频器在电力电子系统、工业等诸多领域中的应用日益广泛，变频器产生的高次谐波对公用电网产生的危害也日益严重。
高次谐波的危害
1）使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾；
2）影响各种电器设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热，使绝缘老化，寿命缩短以至损坏；
3）引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，引起严重事故；
4）对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作；
5）导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。
由于公用电网中的谐波电压和谐波电流对用电设备和电网本身都造成很大的危害，世界许多国家多发布了限制电网谐波的国家标准，由权威*制定限制谐波的规定。世界各国制定的谐波标准大都比较接近。我国由技术监督局于1993年发布了国家标准（GB/T14549-93）<<电能质量公用电网谐波>>,并从1994年3月1日起开始实施。
变频器的谐波
变频器是工业调速传动领域中应用较为广泛的设备之一。变频器是把工频（50HZ）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电转换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
由于变频器逆变电路的开关特性，对其供电电源形成了一个典型的非线性负载，因此，以变频器为代表的电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源之一。
谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常也称为高次谐波，而基波是指其频率与工频相同的分量。
就电力系统中的三相交流发电机发出的电压来说，可以认为其波形基本上是正弦量，即电压波形基本上无直流和谐波分量。但由于电力系统中存在着各种各样的谐波源（谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备），特别是变流装置等设备。
其中，变频器的输入侧产生谐波的机理是：凡是在电源侧有整流回路的都产生因其非线性引起的谐波。而变频器输出侧产生谐波的机理是：在逆变电路中，对于电压型电路来说，输出电压是矩形波。对电流型电路来说，输出电流是矩形波。矩形波中含有较多的谐波，对负载会产生不利影响，因此即使电力系统中电源的电压是正弦波，也会由于非线性元件的存在使得电网中总有谐波电流或电压的存在。因此，电网谐波的存在主要在于电力系统中存在各种非线性元件。
治理方法
目前谐波的治理可采用以下方法：
（1）变频器的隔离、屏蔽、接地
变频器系统的供电电源与其它设备的供电电源相互独立；或在变频器和其它用电设备的输入侧安装隔离变压器；或者将变频器放入铁箱内，铁箱外壳接地。同时变频器输出电源应尽量远离控制电缆敷设（不小于50mm间距），必须靠近敷设时尽量以正交角度跨越，必须平行敷设时尽量缩短平行段长度（不超过1mm），输出电缆应穿钢管并将钢管作电气连通并可靠接地。
（2）加装交流电抗器和直流电抗器
当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA，且变压器容量大于变频器容量的10倍以上，则在变频器输入侧加装交流电抗器。而当配电变压器输出电压三相不平衡，且不平衡率大于3%时，变频器输入电流峰值很大，会造成导线过热，则此时需加装交流电抗器。严重时则需加装直流电抗器。
（3）加装无源滤波器
将无源滤波器安装在变频器的交流侧，无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路，当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时，即可阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便。无源滤波器缺点是滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能、耗费多、体积大。
（4）加装有源滤波器
早在70年代初，日本学者就提出有源滤波器的概念，由源滤波器通过对电流中高次谐波进行检测，根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位电流，达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比具有高度可控性和快速响应性，有一机多能特点。且可消除与系统阻抗发生谐振危险。也可自动跟踪补偿变化的谐波。但存在容量大，价格高等特点。
（5）加装无功功率静止型无功补偿装置
对于大型冲击性负荷，可装设无功功率的静止型无功补偿装置，以或得补偿负荷快速变动的无功需求，改善功率因数，滤除系统谐波，减少向系统注入谐波电流，稳定母线电压，降低三相电压不平衡度，提高供电系统承受谐波能力。而其中以自饱和电抗型(SR型)的效果最好，其电子元件少，可靠性高，反应速度快，维护方便经济，且我国一般变压器厂均能制造。
（6）线路分开
因电源系统内有阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸形。把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点PCC开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
（7）电路的多重化、多元化
逆变单元的并联多元化是采用2个或多个逆变单元并联，通过波形移位叠加，抵消谐波分量；整流电路的多重化是采用12脉波、18脉波、24脉波整流，可降低谐波成分；功率单元的串联多重化是采用多脉波（如30脉波的串联），功率单元多重化线路也可降低谐波成分。此外还有新的变频调制方法，如电压矢量的变形调制。
（8）变频器的控制方式的完善
随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术发展，变频器控制方式有了以下发展：数字控制变频器，变频器数字化采用单片机MCS51或80C196MC等,辅助以SLE4520或EPLD液晶显示器等来实现更加完善的控制性能；多种控制方式结合，单一的控制方式有着各自的缺点，如果将这些单一控制方式结合起来，可以取长补短，从而达到降低谐波提高效率的功效。
（9）使用理想化的无谐波污染的绿色变频器
绿色变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波，输入功率因数可控，带任何负载使都能使功率因数为1，可获得工频上下任意可控的输出功率。
综上所述，可以了解变频器以及变频器谐波产生的机理，变频器谐波以及其危害性，以及采用变频器隔离、接地或采用无源滤波器、有源滤波器、加设无功补偿装置以及绿色变频器等方法。
随着电力电子技术以及微电子技术等技术的飞速发展，在治理谐波问题上将会迈上一个新的台阶，将变频器产生的谐波控制在最小范围之内以达到抑制电网污染，提高电能质量。
变频器为什么会产生谐波他的工作原理
变频器的工作原理，就是先把交流电变成直流电，因为交流电是不能直接改变其频率的，根据机器设定的参数，再将直流电逆变成交流电，然后去拖动负载。
变频器产生谐波的机理，就是因为变频器的非线性，包括：整流和逆变两个环节。举个简单的例子，我们平时所见的溪流，如果没有风，水底是平坦的，那么，就不会有波浪，不会有涟漪。这是因为水所流经的区域，是线性关系的。正是因为有风、水底不够平坦这些非线性条件的存在，导致了波浪和涟漪的产生。
变频器产生的谐波主要是几次的程度如何
变频器属于非线性负荷，它从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，它既是一个谐波源，又是一个谐波接收者。作为谐波源，它对各种电气设备，自动装置、计算机、计量仪器以及通信系统均有不同程度的影响。对于供电线路来说，由于谐波的作用，恶化了电网质量指标，降低了电网的可靠性，增加了电网损失，缩短了电气设备的寿命。其产生的主要危害有：
(1)增加了电网中发生谐振的可能性，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。
(2)增加附加损耗，输电及用电设备的效率和设备利用率。
(3)使电气设备(旋转电机、电容器、变压器等)运行不正常，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命。
(4)使测量和计量仪器、仪表、自动装置、计算机系统，以及许多用电设备运转不正常或者不能正常动作或操作。
(5)干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。
(6)某些情况下，它不仅产生谐波，而且还引起供电电压波动和闪变，甚至引起三相电压不平衡，会危及电网安全经济运行，并影响电气设备的正常用电和周边用户。
要降低谐波的影响程度，可以采取各种措施，但对于变频器来说，主要是在其回路中加装交流电抗器。
变频器输入侧产生谐波机理：对于变频器而言，只要是电源侧有整流回路的，都将产生因非线性引起的谐波。以三相桥整流电路为例，交流电网电压为一正弦波，交流输入电流波形为方波，对于这个波形，按傅氏级数可分解为基波和各次谐波，通常含有6m±1(m=1,2,)次谐波，其中高次谐波干扰电网。单个基波与几个高次谐波组合一起被称为畸波.
从结构来看，变频器可分为间接变频和直接变频两大类。间接变频将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过变器将直流变换成可控频率的交流。直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节。它每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路。正反两组按一定周期相互切换，在负荷上就获得了交变输的电压U0,U0的幅值决定于各整流装置的控制角，频率决定于两组整流装置的切换频率。目前应用较多的还是间变频器。
间接变频有三种不同的结构形式：（1）用可控整流器变压，用逆变器变频，调压和调频分别是在两个环节上进行，两者要在控制电路上协调配合。（2）用不控整流器整流斩波器变压、逆变器变频，这种变频器整流环节用波器，用脉宽调压 （3）用不控整流器整流，PWM逆变器同时变频，这种变频器只有采用可控关断的全控式器件（如IGBT等）输出波形才会非常逼真的正弦波。
高次谐波和低次谐波哪个危害大
“1、高次谐波和低次谐波哪个危害大？（相对于高压变频器、家用电器）”
这里说的谐波——搭载在电力网线上的，倍于工频50/60的频率的电磁波。
对于工业用电电器和家用电器，怕的是低次的家伙。主要原因：低频者，幅度大。尤其是三次谐波，严重的会因为电磁涡流发热效应而烧坏设备。
对于工业电器中电脑控制系统，那么高频谐波就很讨厌了。轻者，影响与干扰控制 [比如干扰......，飞行器等]，重者甚至会损坏电子元器件。极端例子：就像雷击中的磁暴或电磁炸弹——秒杀在线设备，包括手机、电脑。
“2、高压变频器的移相变压器主要过滤的是高次谐波还是低次谐波？与谐波幅值是否有关？“
这种变压器主要是用来平移交流电源的相位，把整流获得的“直流”电源，分裂成三相，彼此相差120度电角——获得三相电源。虽然也会伴生谐波，但不是主要问题[机内有去谐设计]。
”3、高压变频器中的功率单元柜，起到什么作用？其中每个功率单元是干什么的，原理请尽可能详细解”
请看楼上解读。
关于变频器及其产生的高次谐波问题请教
1、变频器在运行中会产生高次谐波，请问能否对本系统内其他电气元件（比如空开、接触器等）造成影响？
答:对于磁性元件有影响.
2、当变频器二次侧负载出现接地故障，能否造成本系统一次侧开关出现接地放炮等故障？
答：变频器出现接地保护时，变频器内部已经出现故障点；再次送电故障进一步扩大，出现变频器输入侧短路；导致系统一次侧开关出现接地放炮。
高次谐波的具体危害
与一般无线电电磁干扰一样，变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰。感应耦合是指在传导的过程中，与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰。电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用，对邻近的无线电及电子设备产生干扰。
高次谐波的危害具体表现在以下几个方面： 1、采用进线AC电抗器，出线采用DC电抗器或正弦滤波器；
2、不共用地线，分开供电电源（变频器，受干扰设备分开供电）；
3、易受干扰的设备采用隔离电感器供电；
4、变频器出线与进线采用屏蔽线并接地，且分开一定距离；进、出线穿金属管并接地；输出使用四芯电缆（一芯接地），电机外壳接地，变频器单独接地；
5、采用绝缘型电源变压器（中性点不接地）；
6、缩短线路长度；
7、电源线和信号线单独敷设，避免交叉，不能避免时，必须垂直交叉，绝对不能平等敷设；
8、信号线屏蔽层不接到电机或变频器的地，而应该接到控制线路的公共端；
9、必要时可采用零序电抗器、电涌吸收器、电涌抑制器，输入抑制电抗器；使用绞线布线。亦可降低变频器的载波频率来消除干扰的影响。一般频率降低干扰会下降，但噪音可能要大些，电流波形平滑性要差些。具体可根据现场调试而定，必须时采用专用的变频电机。
采用以上对策后，基本可消除高次谐波的干扰或大大减弱高次谐波的影响。以上诸多措施，只是选其中几项即可，按现场具体条件、情况而定。
关于变频器及其产生的高次谐波问题请教、变频器高次谐波产生原因、危害和处理方法，就介绍到这里啦！感谢大家的阅读！希望能够对大家有所帮助！
