1. 什么是變頻器

變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。生產(chǎn)企業(yè)配備了大量電動(dòng)機(jī)負(fù)載，為節(jié)省用電成本，許多電動(dòng)機(jī)都配置了變頻器。但企業(yè)在獲得變頻器帶來節(jié)能效益的同時(shí)也應(yīng)重視變頻器運(yùn)行所帶來的電能質(zhì)量惡化的問題。

2. 變頻器帶來的電能質(zhì)量問題

變頻器運(yùn)行過程中，需要對輸入電源用大功率二極管整流（或晶體管/逆變模塊）進(jìn)行逆變；在其逆變過程中，在輸入輸出回路產(chǎn)生的高次諧波；變頻器諧波對供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾。

變頻器諧波含量與開關(guān)頻率、控制算法及調(diào)制比等相關(guān)。對于一臺固定的變頻器，輸出電壓越低，諧波含量越高。 普通V/F變頻器在額定電壓時(shí)，諧波含量可達(dá)50%以上。變頻器諧波污染對電力系統(tǒng)的危害是嚴(yán)重的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、變頻器諧波降低電力設(shè)備使用壽命

如變頻器電流諧波將會(huì)使變壓器的銅損增加。變頻器電壓諧波將增加鐵損，使其溫度上升，影響絕緣能力，并造成容量裕度減小。

2、變頻器諧波影響各電器元件正常工作

變頻器諧波會(huì)使電力電容發(fā)生過載、過熱甚至損壞電容器。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)、短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。變頻器諧波電流會(huì)使開關(guān)設(shè)備在啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，破壞絕緣。

3、變頻器諧波的其它危害

變頻器諧波將使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，并使儀表和電能計(jì)量出現(xiàn)較大誤差；變頻器諧波對其他系統(tǒng)及電力用戶危害也很大：如對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者出現(xiàn)噪聲，降低通信質(zhì)量，重者丟失信息，使通信系統(tǒng)無法正常工作；影響電子設(shè)備工作精度，使精密機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量降低；設(shè)備壽命縮短，家用電器工況變壞等。

變頻器帶來的無功問題：

現(xiàn)在變頻器一般采用交—直—交或交—交變頻方式，其功率因數(shù)實(shí)質(zhì)上是電網(wǎng)側(cè)整流部分的功率因數(shù)，變頻器在逆變部分普遍采用PWM脈寬調(diào)制，如果整流部分采用二極管整流和多重化技術(shù)，其功率因數(shù)一般達(dá)到0.95以上；而如果在整流部分也采用PWM脈寬調(diào)制，則功率因數(shù)往往可以達(dá)到1。這樣高的功率因數(shù)根本不需要補(bǔ)償。一些變頻器為了消除諧波安裝了濾波器，而濾波器的電容器部分又把功率因數(shù)進(jìn)一步提高，結(jié)果造成過補(bǔ)償。

因此，大量應(yīng)用變頻器的現(xiàn)場還應(yīng)考慮系統(tǒng)過補(bǔ)償?shù)膯栴}。

3. 電能質(zhì)量監(jiān)測的重要性

3.1監(jiān)測原因

電能質(zhì)量測量分析是發(fā)現(xiàn)引起電能質(zhì)量擾動(dòng)的重要一環(huán)，可以用來對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控分析。電能質(zhì)量測量分析的內(nèi)容包括日期、時(shí)間、受影響設(shè)備清單、各電能質(zhì)量參數(shù)值，精確的信息可以為解決方案提供有用的線索。

3.2監(jiān)測意義

在電氣回路選定點(diǎn)安裝在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)電能質(zhì)量狀態(tài)，對于沒有在線設(shè)備監(jiān)測的位置，通過便攜設(shè)備定期對電氣參數(shù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，可以評價(jià)系統(tǒng)電能質(zhì)量水平，發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題以及評估安裝的電力調(diào)整設(shè)備的性能，進(jìn)一步給出針對性的應(yīng)對措施，保障電氣設(shè)備安全及可靠運(yùn)行。

3.3監(jiān)測方案概述

選擇依托德國工業(yè)4.0的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，通過可靠、精確、經(jīng)過獨(dú)立第三方認(rèn)證的電量采集裝置，結(jié)合基于智能監(jiān)測與分析控制技術(shù)的SMARTCOLLECT軟件系統(tǒng)，組成了集能源管控和電能質(zhì)量分析于一身的綜合解決方案，可以快速實(shí)現(xiàn)含大功率電源實(shí)驗(yàn)室電數(shù)據(jù)的采集，守護(hù)電能質(zhì)量環(huán)境。

方案采用“采集層-集成層-系統(tǒng)管理層”三層技術(shù)架構(gòu)，模塊化的設(shè)計(jì)易于通過具性價(jià)比的方式滿足所有用戶的實(shí)際需求。

4.  Smartcollect軟件

Smartcollect 系統(tǒng)，可通過簡單的方式獲取數(shù)據(jù)并將其存儲于開放的SQL數(shù)據(jù)庫中，具備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析、能耗監(jiān)控及報(bào)告生成功能，用戶界面精美，操作便捷。

4.1監(jiān)測終端位置及數(shù)據(jù)顯示

監(jiān)測終端的位置信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)可以在軟件系統(tǒng)界面直觀展示，設(shè)置方式簡便。

4.2能耗及電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)可以對不同裝置采集的能耗情況，按要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)告。系統(tǒng)具有電能質(zhì)量分析功能，全面支持標(biāo)準(zhǔn)PQDIFF電能質(zhì)量文件，報(bào)告文件滿足國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3計(jì)算機(jī)圖形化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示

系統(tǒng)引入SCADA的設(shè)計(jì)理念，動(dòng)態(tài)展示生產(chǎn)過程、能源流向，將測量數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)、限值控制W美結(jié)合，輕松分析現(xiàn)場狀態(tài)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)比較分析為進(jìn)一步優(yōu)化控制做好準(zhǔn)備。

5. 認(rèn)證級電能質(zhì)量測量裝置

5.1 PQ3000在線監(jiān)測終端

PQ3000認(rèn)證級在線電能質(zhì)量分析儀作為4象限電能表，以其小巧的體積和精美的外觀承載了IEC 61000-4-30 Ed.3 標(biāo)準(zhǔn) Class A級精度的電能質(zhì)量監(jiān)控功能，同時(shí)是全球首臺IEC 62586 -1 Ed.2標(biāo)準(zhǔn)以及IEC 62586-2 Ed.2 標(biāo)準(zhǔn)的國際第三方認(rèn)證效力的裝置。操作簡便，通過Web瀏覽器即可查看分析。分析報(bào)告依照EN50160標(biāo)準(zhǔn)生成。

5.2 便攜式電能質(zhì)量分析儀  MAVOWATT｜230 / 30

■ 遵循新的國際及中國電能質(zhì)量和電力測量標(biāo)準(zhǔn)

■ 滿足 IEC61000-4-3：Class A 級精度的革新產(chǎn)品

■ 功能強(qiáng)大的的后臺分析軟件，一鍵生成國標(biāo)報(bào)告

■ 滿足新諧波標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-4-7 / GB/T 14549-93

■ 電壓諧波 127 次，電流諧波 63 次

■ 總諧波畸變率 VTHD/ITHD，總間諧波畸變率

■ 電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測功能

■ 需求及能耗分