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賈麗麗
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：簡jian述shu汽qi車che行xing業ye的de諧xie波bo治zhi理li需xu求qiu，分fen析xi汽qi車che行xing業ye中zhong典dian型xing諧xie波bo源yuan點dian焊han機ji的de工gong作zuo特te性xing和he諧xie波bo特te性xing，介jie紹shao諧xie波bo治zhi理li對dui車che企qi的de作zuo用yong，總zong結jie諧xie波bo治zhi理li和he有you源yuan濾lv波bo器qi的de發fa展zhan趨qu勢shi。
關鍵詞：汽車行業；電能質量；諧波治理；有源濾波器；點焊機；諧波電流；諧波電壓；電力電子器件
0引言
近20年(nian)來(lai)，我(wo)國(guo)經(jing)濟(ji)持(chi)續(xu)高(gao)速(su)增(zeng)長(chang)，汽(qi)車(che)為(wei)人(ren)們(men)的(de)交(jiao)通(tong)出(chu)行(xing)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)大(da)便(bian)利(li)，電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)行(xing)業(ye)，對(dui)工(gong)廠(chang)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)提(ti)出(chu)了(le)愈(yu)來(lai)愈(yu)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。
1汽車行業的諧波治理需求
1.1諧波的影響
在理想供配電係統中，電源是頻率為50Hz(工頻)的正弦波，僅存在相位和幅值的差異，頻率一致，電機、電力電子器件、變頻器等非線性設備的應用產生了諧波，頻率為工頻的整數倍(也有工頻非整數倍的分量為間隙波)，使電壓和電流的波形發生畸變，由標準正弦波變為非正弦波。
汽車製造業在生產中大量采用了諸如電焊機、衝壓機、切割機、起重機、變頻器等衝擊性、非fei線xian性xing負fu荷he，這zhe種zhong衝chong擊ji性xing負fu荷he的de諧xie波bo問wen題ti，其qi變bian化hua速su度du快kuai，幅fu度du大da，非fei常chang難nan處chu理li，會hui對dui企qi業ye的de生sheng產chan工gong作zuo和he設she備bei使shi用yong帶dai來lai非fei常chang大da的de影ying響xiang和he巨ju大da的de經jing濟ji損sun失shi。
良品率作為產品質量的考量標準，對於汽車產品更是重中之重，若出現不合格產品則需返工甚至報廢，出現脫焊、未焊透等焊接質量問題導致返修，大大增加企業成本。
電dian容rong器qi和he電dian抗kang器qi作zuo為wei無wu功gong補bu償chang主zhu要yao元yuan器qi件jian，在zai電dian力li係xi統tong中zhong更geng是shi扮ban演yan著zhe重zhong要yao的de角jiao色se，但dan是shi其qi電dian氣qi特te性xing導dao致zhi其qi極ji易yi受shou到dao諧xie波bo影ying響xiang產chan生sheng共gong振zhen，從cong而er導dao致zhi電dian容rong器qi和he電dian抗kang器qi異yi常chang發fa熱re甚shen至zhi燒shao毀hui，此ci類lei故gu障zhang案an例li數shu不bu勝sheng數shu不bu光guang維wei修xiu更geng換huan費fei用yong昂ang貴gui，電dian容rong器qi故gu障zhang還hai會hui導dao致zhi整zheng條tiao線xian路lu癱tan瘓huan，造zao成cheng的de二er次ci經jing濟ji損sun失shi不bu可ke估gu量liang。
xianchangpeidianxitongshiyongzidongtouqiebuchangzhuangzhi，qihexinbujianweikekonggui，shiyongshoumingchang，danzuoweilingminduzidonghuashebei，duirenhexiweidebianhuadoujiweimingan，qifanyingsudukuai、dongzuopinlvgaodetexingdeyoudianzaimianduixieboshifanerchengweiquedian。daliangdexiebodaozhikekongguipinfandongzuo，touqiepinlvyuangaoyuzhengchangshiyongpinlv，shiyuanbenyujideshiyongshoumingdadaxiajiang，chanpinyouxiudenaishouxingxiandehaowuyiyicongerjiadaqiyezaicifangmiandeweihuchengben。
1.2諧波治理的作用
眾所周知，不同種類的諧波造成的危害不盡相同(如:3次諧波加在中性線可能造成中性線嚴重過負荷)，高次諧波則極易和電容器產生共振，能毀電容器。
tongguoyouyuanlvboqijinxingxiebozhili，keyixiaochudianwangzhongcunzaidexiebo，baohuchejianneidechongyashebei。dianhanshebeidengbuzaishoudaoxieboweihai。zaichunjingdeyongdianhuanjingxiashebeidegongzuowendingxingjiangdadatisheng，jiejueyinxieboyingxiangerchanshengdetuohan、未焊透等問題。
2點焊機的工作特性和諧波治理
2.1點焊機的工作特性
在汽車行業的焊接工藝中，點焊由於其焊接特性優良和便於機械自動化得到了普遍的應用，有可移動式獨立焊機也有固定式焊接生產線、焊接機器人等，電焊機起弧時輸人電流間加大至滿負荷，電弧想滅後輸人電流降至接近於零，並且負載在零至滿負載之間快速、反(fan)複(fu)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)逆(ni)變(bian)焊(han)機(ji)中(zhong)二(er)極(ji)管(guan)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)的(de)存(cun)在(zai)，因(yin)此(ci)其(qi)輸(shu)人(ren)電(dian)流(liu)中(zhong)含(han)有(you)大(da)量(liang)諧(xie)波(bo)成(cheng)分(fen)，諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)產(chan)生(sheng)和(he)消(xiao)失(shi)在(zai)幾(ji)個(ge)周(zhou)波(bo)內(nei)完(wan)成(cheng)，計(ji)量(liang)時(shi)間(jian)達(da)到(dao)毫(hao)秒(miao)級(ji)，不(bu)但(dan)輸(shu)人(ren)電(dian)流(liu)幅(fu)值(zhi)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)，諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)總(zong)畸(ji)變(bian)南(nan)也(ye)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)，情(qing)況(kuang)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)。
2.2點焊機的諧波分析
焊(han)接(jie)車(che)間(jian)低(di)壓(ya)供(gong)電(dian)的(de)配(pei)電(dian)情(qing)況(kuang)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)，主(zhu)要(yao)包(bao)含(han)多(duo)種(zhong)大(da)型(xing)點(dian)焊(han)設(she)備(bei)和(he)衝(chong)壓(ya)設(she)備(bei)等(deng)。筆(bi)者(zhe)選(xuan)用(yong)了(le)一(yi)台(tai)經(jing)常(chang)出(chu)現(xian)母(mu)焊(han)的(de)焊(han)機(ji)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)，了(le)解(jie)該(gai)焊(han)機(ji)在(zai)啟(qi)動(dong)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)大(da)小(xiao)和(he)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)。點(dian)焊(han)機(ji)啟(qi)動(dong)後(hou)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)如(ru)圖(tu)1所示。
圖1點焊機啟動後的工作電流
從圖1中可以看出，電流波形畸變嚴重，特別是啟動時A相電流波形出現長時平穀，B相電流波形出現多個波峰。
圖2為焊機電流波形圖(虛線為標準正強波電流應在用電開始後5ms時達到電流峰值，在10mms時歸0，在15ms時達到反向峰值，在20s時再次歸0，構gou成cheng一yi個ge完wan整zheng的de周zhou波bo，在zai一yi個ge周zhou波bo的de用yong電dian時shi間jian內nei，電dian流liu波bo形xing應ying該gai過guo渡du平ping滑hua。可ke以yi看kan出chu，焊han機ji實shi際ji波bo形xing比bi標biao準zhun正zheng強qiang波bo形xing更geng早zao出chu現xian了le波bo峰feng，在zai5ms峰階段，焊機波形此時已經處於回落狀態，並出現了長時間的平穀，此時電流值為0。通(tong)過(guo)對(dui)比(bi)不(bu)難(nan)看(kan)出(chu)，焊(han)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)已(yi)經(jing)完(wan)全(quan)不(bu)是(shi)正(zheng)弦(xian)波(bo)形(xing)，負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)中(zhong)含(han)有(you)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)，導(dao)致(zhi)焊(han)機(ji)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)畸(ji)變(bian)嚴(yan)重(zhong)，會(hui)對(dui)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)。
圖2焊機電流波形圖分析
圖3分別為A相的諧波電流柱狀圖和諧波電壓柱狀圖，從柱狀圖中可以看出諧波主要由3次諧波構成，5、7、9次諧波比較小，電壓也有一定的諧波含量，2次、3次、5次諧波電壓較多。
圖3A相諧波電流和諧波電壓柱狀圖
2.3點焊機的諧波治理
針對點焊機的工作特性，需要選擇具備快速響應能力的濾波裝置進行諧波治理，而有源濾波器通過大功率電力電子器件的高頻開關(IGBT)來實現諧波治理，並具備衝擊性負荷的無功補償功能，能夠發揮重要作用。
圖4投入有源濾波器的焊機電流波形圖
圖5A相治理後的諧波電流和諧波電壓柱狀圖
圖4為投入有源濾波器的焊機電流波形圖，可以看出，經有源濾波器補償後的焊機波形已經比較接近正弦波形，且波峰和0值過渡較為平滑，沒有出現補償前的波形畸變情況，說明諧波電流已基本消除完畢。
圖5分別為A相治理後的諧波電流柱狀圖和諧波電壓柱狀圖，從諧波電流柱狀圖可以明顯觀察出3次諧波基本被消除，其他各次諧波也有一定降低，電壓中的諧波含量也有一定程度的降低，特別是補償前較多的2次和3次諧波電壓。
從cong補bu償chang結jie果guo可ke以yi看kan出chu，有you源yuan濾lv波bo器qi完wan全quan可ke以yi適shi應ying焊han接jie車che間jian內nei的de工gong作zuo環huan境jing，即ji使shi是shi麵mian對dui瞬shun間jian產chan生sheng和he消xiao失shi的de諧xie波bo電dian流liu也ye能neng正zheng常chang捕bu捉zhuo並bing進jin行xing補bu償chang，且qie補bu償chang效xiao果guo十shi分fen理li想xiang，基ji本ben消xiao除chu焊han機ji產chan生sheng的de諧xie波bo電dian流liu，同tong時shi對dui諧xie波bo電dian壓ya也ye有you較jiao強qiang的de抑yi製zhi作zuo用yong。
3安科瑞APF有源濾波器產品選型
3.1產品特點
(1)DSP+FPGA控製方式，響應時間短，全數字控製算法，運行穩定；
(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；
(3)具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；
(4)模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控製，使用方便，易於操作和維護；
(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力係統的影響；
(7)多機並聯，達到較高的電流輸出等級；
3.2型號說明
3.3尺寸說明
3.4產品實物展示
 
ANAPF有源濾波器
4安科瑞智能電容器產品選型
4.1產品概述
AZC/AZCL係列智能電容器是應用於0.4kV、50Hz低壓配電中用於節省能源、降低線損、提(ti)高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)和(he)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)的(de)新(xin)一(yi)代(dai)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)設(she)備(bei)。它(ta)由(you)智(zhi)能(neng)測(ce)控(kong)單(dan)元(yuan)，晶(jing)閘(zha)管(guan)複(fu)合(he)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)，線(xian)路(lu)保(bao)護(hu)單(dan)元(yuan)，兩(liang)台(tai)共(gong)補(bu)或(huo)一(yi)台(tai)分(fen)補(bu)低(di)壓(ya)電(dian)力(li)電(dian)容(rong)器(qi)構(gou)成(cheng)。可(ke)替(ti)代(dai)常(chang)規(gui)由(you)熔(rong)絲(si)、複合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、zhishidengdengsanjianzaiguineiheguimianyoudaoxianlianjieerzuchengdezidongwugongbuchangzhuangzhi。juyoutijigengxiao，gonghaogengdi，weihufangbian，shiyongshoumingchang，kekaoxinggaodetedian，shiyingxiandaidianwangduiwugongbuchangdegenggaoyaoqiu。
AZC/AZCL係列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管複合開關電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
4.2型號說明
AZC係列智能電容器選型：
AZCL係列智能電容器選型：
4.3產品實物展示
 
AZC係列智能電容模塊AZCL係列智能電容模塊
安科瑞無功補償裝置智能電容方案
5結語
目前，我國汽車保有量持續快速上漲，汽車製造業新建、擴建、改建項目源源不斷，新技術、新產線、xinshebeichixutourushiyong，peidianwangzhongfeixianxingfuhedebilihaizaibutingzengjia，xiebolidexuqiufeichangda。suizhedianlidianzijishudefazhanhecailiaochengbendexiajiang，youyuanlvboqidechengbenyehuisuizhixiajiang，caiyongyouyuanlvboqijinxingxiebozhilihuichengweiyulaiyuduocheqidexuanze，nenggoulinghuopeizhi、快速響應的有源濾波器，將會在諧波治理這一領域得到更廣泛的應用。
參考文獻
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作者簡介
賈麗麗，女，現任職於安科瑞電氣股份有限公司。手機:（微信同號），QQ:2885206556，郵箱:
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