近20年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，汽車為人們的交通出行帶來了很大便利，電力電子器件大量使用于汽車制造行業(yè)，對(duì)工廠配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量提出了愈來愈高的要求。

1汽車行業(yè)的諧波治理需求

1.1諧波的影響

在理想供配電系統(tǒng)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(jī)、電力電子器件、變頻器等非線性設(shè)備的應(yīng)用產(chǎn)生了諧波，頻率為工頻的整數(shù)倍(也有工頻非整數(shù)倍的分量為間隙波)，使電壓和電流的波形發(fā)生畸變，由標(biāo)準(zhǔn)正弦波變?yōu)榉钦也ā?/p>

汽車制造業(yè)在生產(chǎn)中大量采用了諸如電焊機(jī)、沖壓機(jī)、切割機(jī)、起重機(jī)、變頻器等沖擊性、非線性負(fù)荷，這種沖擊性負(fù)荷的諧波問題，其變化速度快，幅度大，非常難處理，會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)工作和設(shè)備使用帶來非常大的影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

良品率作為產(chǎn)品質(zhì)量的考量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于汽車產(chǎn)品更是重中之重，若出現(xiàn)不合格產(chǎn)品則需返工甚至報(bào)廢，出現(xiàn)脫焊、未焊透等焊接質(zhì)量問題導(dǎo)致返修，大大增加企業(yè)成本。

電容器和電抗器作為無功補(bǔ)償主要元器件，在電力系統(tǒng)中更是扮演著重要的角色，但是其電氣特性導(dǎo)致其極易受到諧波影響產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致電容器和電抗器異常發(fā)熱甚至燒毀，此類故障案例數(shù)不勝數(shù)不光維修更換費(fèi)用昂貴，電容器故障還會(huì)導(dǎo)致整條線路癱瘓，造成的二次經(jīng)濟(jì)損失不可估量。

現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)使用自動(dòng)投切補(bǔ)償裝置，其核心部件為可控硅，使用壽命長，但作為靈敏度自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)任何細(xì)微的變化都極為敏感，其反應(yīng)速度快、動(dòng)作頻率高的特性的優(yōu)點(diǎn)在面對(duì)諧波時(shí)反而成為缺點(diǎn)。大量的諧波導(dǎo)致可控硅頻繁動(dòng)作，投切頻率遠(yuǎn)高于正常使用頻率，使原本預(yù)計(jì)的使用壽命大大下降，產(chǎn)品優(yōu)秀的耐受性顯得毫無意義從而加大企業(yè)在此方面的維護(hù)成本。

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(yán)重過負(fù)荷)，高次諧波則極易和電容器產(chǎn)生共振，能毀電容器。

通過有源濾波器進(jìn)行諧波治理，可以消除電網(wǎng)中存在的諧波，保護(hù)車間內(nèi)的沖壓設(shè)備。電焊設(shè)備等不再受到諧波危害。在純凈的用電環(huán)境下設(shè)備的工作穩(wěn)定性將大大提升，解決因諧波影響而產(chǎn)生的脫焊、未焊透等問題。

2點(diǎn)焊機(jī)的工作特性和諧波治理

2.1點(diǎn)焊機(jī)的工作特性

在汽車行業(yè)的焊接工藝中，點(diǎn)焊由于其焊接特性優(yōu)良和便于機(jī)械自動(dòng)化得到了普遍的應(yīng)用，有可移動(dòng)式獨(dú)立焊機(jī)也有固定式焊接生產(chǎn)線、焊接機(jī)器人等，電焊機(jī)起弧時(shí)輸人電流間加大至滿負(fù)荷，電弧想滅后輸人電流降至接近于零，并且負(fù)載在零至滿負(fù)載之間快速、反復(fù)變化。由于逆變焊機(jī)中二極管整流電路的存在，因此其輸人電流中含有大量諧波成分，諧波電流的產(chǎn)生和消失在幾個(gè)周波內(nèi)完成，計(jì)量時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)，不但輸人電流幅值是變化的，諧波電流總畸變南也是變化的，情況更加復(fù)雜。

2.2點(diǎn)焊機(jī)的諧波分析

焊接車間低壓供電的配電情況較為復(fù)雜，主要包含多種大型點(diǎn)焊設(shè)備和沖壓設(shè)備等。筆者選用了一臺(tái)經(jīng)常出現(xiàn)母焊的焊機(jī)進(jìn)行測(cè)試，了解該焊機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行過程中的諧波大小和分布情況。點(diǎn)焊機(jī)啟動(dòng)后的工作電流如圖1所示。