1. 什么是變頻器

變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、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)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。生產(chǎn)企業(yè)配備了大量電動機負載，為節(jié)省用電成本，許多電動機都配置了變頻器。但企業(yè)在獲得變頻器帶來節(jié)能效益的同時也應重視變頻器運行所帶來的電能質(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)、負載及其他鄰近電氣設備產(chǎn)生干擾。

變頻器諧波含量與開關頻率、控制算法及調(diào)制比等相關。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，諧波含量可達50%以上。變頻器諧波污染對電力系統(tǒng)的危害是嚴重的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、變頻器諧波降低電力設備使用壽命

如變頻器電流諧波將會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

變頻器諧波會使電力電容發(fā)生過載、過熱甚至損壞電容器。當電容器與線路阻抗達到共振時會發(fā)生振動、短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。變頻器諧波電流會使開關設備在啟動瞬間產(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和自動裝置出現(xiàn)誤動作，并使儀表和電能計量出現(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；影響電子設備工作精度，使精密機械加工的產(chǎn)品質(zhì)量降低；設備壽命縮短，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)實質(zhì)上是電網(wǎng)側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，其功率因數(shù)一般達到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)往往可以達到1。這樣高的功率因數(shù)根本不需要補償。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)進一步提高，結果造成過補償。

因此，大量應用變頻器的現(xiàn)場還應考慮系統(tǒng)過補償?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)量擾動的重要一環(huán)，可以用來對設備狀態(tài)進行監(jiān)控分析。電能質(zhì)量測量分析的內(nèi)容包括日期、時間、受影響設備清單、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

在電氣回路選定點安裝在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測系統(tǒng)電能質(zhì)量狀態(tài)，對于沒有在線設備監(jiān)測的位置，通過便攜設備定期對電氣參數(shù)進行分析統(tǒng)計，可以評價系統(tǒng)電能質(zhì)量水平，發(fā)現(xiàn)設備問題以及評估安裝的電力調(diào)整設備的性能，進一步給出針對性的應對措施，保障電氣設備安全及可靠運行。

3.3監(jiān)測方案概述

選擇依托德國工業(yè)4.0的先進經(jīng)驗，通過可靠、精確、經(jīng)過獨立第三方認證的電量采集裝置，結合基于智能監(jiān)測與分析控制技術的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，可以快速實現(xiàn)含大功率電源實驗室電數(shù)據(jù)的采集，守護電能質(zhì)量環(huán)境。

方案采用“采集層-集成層-系統(tǒng)管理層”三層技術架構，模塊化的設計易于通過具性價比的方式滿足所有用戶的實際需求。

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，具備基礎的數(shù)據(jù)分析、能耗監(jiān)控及報告生成功能，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，設置方式簡便。

4.2能耗及電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

系統(tǒng)可以對不同裝置采集的能耗情況，按要求進行統(tǒng)計并生成報告。系統(tǒng)具有電能質(zhì)量分析功能，全面支持標準PQDIFF電能質(zhì)量文件，報告文件滿足國際相關標準。

4.3計算機圖形化實時數(shù)據(jù)展示

系統(tǒng)引入SCADA的設計理念，動態(tài)展示生產(chǎn)過程、能源流向，將測量數(shù)據(jù)、開關狀態(tài)、限值控制W美結合，輕松分析現(xiàn)場狀態(tài)，強大的數(shù)據(jù)比較分析為進一步優(yōu)化控制做好準備。

5. 認證級電能質(zhì)量測量裝置

5.1 PQ3000在線監(jiān)測終端

PQ3000認證級在線電能質(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 標準 Class A級精度的電能質(zhì)量監(jiān)控功能，同時是全球首臺IEC 62586 -1 Ed.2標準以及IEC 62586-2 Ed.2 標準的國際第三方認證效力的裝置。操作簡便，通過Web瀏覽器即可查看分析。分析報告依照EN50160標準生成。

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)量和電力測量標準

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

■ 功能強大的的后臺分析軟件，一鍵生成國標報告

■ 滿足新諧波標準 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

■ 電機狀態(tài)監(jiān)測功能

■ 需求及能耗分