随着电力电子技术的发展，采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)方式的逆变器得到了广泛的应用，如变频器，不间断电源(UPS)等。在唐钢冷轧应用了大量不同种类、容量的交流变频装置，如SIEMENS 6SE70系列Masterdrives、MICROMASTER 430/440系列、ABB ACS600/800系列及TMEIC TM70等。其调速范围宽，精度高，节能效果好，系统稳定可靠，给企业带来了显著的经济效益。但是，随着变频器的广泛使用，它的谐波干扰问题也倍受瞩目，采取相应措施和配套设备，以保证变频器安全、高效、高功率因数、环保地工作，以做到电磁兼容。

　　1、电磁干扰及谐波危害

　　1.1 电磁干扰(EMI)

　　人类对电磁兼容(Electromagnetic compatibility,EMC)的认识始于电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)的影响:EMI可能使一切用电设备、分系统或系统的工作性能偏离预期指标或使工作性能出现不希望的偏差，甚至还可能使其失灵，性能永久性下降直至被摧毁，同时给人体健康带来伤害。将EMI定义为“由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。

　　1.2 谐波危害

　　交流变频器调速的普及，特别是变频器大量使用的企业，变频器产生的谐波如不加以抑制，对其他设备及其自身的正常运行都会产生很大的影响。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

　　2、变频器谐波形成的主要原因

　　变频装置的谐波产生于主电路，变频调速系统主电路由整流器、中间直流环节和逆变器组成。整流部分为二极管三相桥式整流器，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输入为PWM波形。

　　2.1 变频器输入侧产生的谐波

　　变频器的输入电路通常由二极管三相桥式整流回路和滤波电路组成。其电路结构和输入侧电压、变频器电源侧的谐波电流主要由交流到直流的整流电路产生。由整流电路的基本理论可知，整流电路在输出直流电流的同时，二极管换相使得交流侧产生特征谐波电流。

　　2.2 变频器输出侧产生的谐波

　　由变频器的基本组成及工作原理可知，变频器在理想状态下一般输出的是若干千赫兹高压脉冲，但是因变频器供电的异步电动机存在电流—转矩特性，在变频器输出的波形中除了有基波外，还有若干谐波，产生这些谐波的原因主要是：

　　(1)交流变频器的输出电压波形是整流电压波形，含有较大谐波，其频率为：f U1 = p kf i±(n-1)f 0 ，式中：p为可控整流脉波数，p = 6 或12;k为自然数，k=1,2,3，…;n为谐波次数，n=1,2,3…;f i 为电网频率，f i =50HZ;f 0为变频器输出频率。经负载电感滤波后，大部分高次谐波被滤掉，但低次谐波仍存在。

　　(2)变频器输出高压脉冲，因在变频器输出线与地之间及电机与地之间都存在分布电容，于是产生了高次谐波电流，该电流中含有很多奇次谐波成分。用变频器对异步电动机供电时，变频器从整流器部分产生电源高次谐波，变频器产生的奇次谐波对外存在较大的干扰，且变频器用高载波频率输出斩波，因此它本身是一个谐波发生源。而逆变电路产生的高次谐波经变频器输出到动力电缆和电机上。在电动机调速过程中，由于逆变电路输出的基波频率是随电机转速要求不断变化的，因而这些脉动分量的频率是变化的。输出表达式：

 

　　其中 :u0为变频器输出电压;ud为变频器直流侧电压;α为调制度(O≤α≤l);ωr为调制信号角频率;φ为正弦调制波的初相角; ωr为载波信弓角频率;n为变频器输出谐波次数。式中第一项为输出波形中的基波分量，即调制时所要求的正弦波;第二项是输出波形中的谐波分量。

　　3、谐波抑制及其干扰措施

　　3.1 变频器谐波的抑制

　　谐波进人电网主要与整流电路有关。为了减小进人电网的谐波，在电源的输人端串入电抗器滤波。合理选择直流电路的电容大小，对于抑制谐波也有很大的帮助。降低输出回路的高次谐波，采用多电平逆变和滤波的方案。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器，使输出电流和电压接近正弦波，将高次谐波进一步减弱。在系统抗干扰和优化控制性能方面，常采用硬件和软件抗干扰措施，而最基本和最重要的抗干扰措施是硬件抗干扰。主要措施是隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

　　3.2 变频器抗干扰措施

　　提高变频控制系统抗干扰能力，首先确保控制柜中的所有设备接地良好，使用短、粗的接地线(最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低)连接到公共地线上。安装布线时将电源线和控制电缆分开，控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。还有就是确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。用屏蔽和恺装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

　　4、结语

　　本文通过对变频器产生谐波的原因及谐波的特点进行分析认为，变频器输人侧产生的谐波主要是由整流电路引起的，而且，以低频谐波为主，主要对供电系统产生影响。变频器的输出侧产生的谐波是由逆变电路所致，其谐波主要是高次谐波，谐波的频率与调制频率接近。输出侧谐波会对拖动系统自身、相邻设备产生不利影响。