變頻器大多是采用PWM調(diào)制的形式進(jìn)行變頻，也就是說變頻器輸出的電壓其實(shí)是一系列的脈沖。脈沖的寬度和間隔均不相等，其大小就取決于開關(guān)頻率。開關(guān)頻率越高，一個(gè)周期內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)就越多，電流波形的平滑性就越好，但是對(duì)其它設(shè)備的干擾也越大。開關(guān)頻率越低或者設(shè)置的不好，電機(jī)就會(huì)發(fā)出難聽的噪音。通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的噪音最小，波形的平滑型最好，同時(shí)干擾也是最小的。因此在變頻器使用過程中如何來正確選擇變頻器的開關(guān)頻率值亦是重要的事，本文就此提供應(yīng)該從以下諸方面來考慮分析并且正確選擇開關(guān)頻率值。

一開關(guān)頻率與變頻器功耗

　　功率模塊IGBT的功率損耗與開關(guān)頻率有關(guān)，且隨開關(guān)頻率的提高、功率損耗增大。這樣一則使效率下降，二則使功率模塊發(fā)熱增加，對(duì)運(yùn)行是不利的，當(dāng)然變頻器的工作電壓越高，影響功率損耗亦加大。開關(guān)頻率越大，變頻器的損耗越大，輸出功率越小。如果環(huán)境溫度高，逆變橋上下兩個(gè)逆變管在交替導(dǎo)通過程中的死區(qū)將變小，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致橋臂短路而損壞變頻器。

二開關(guān)頻率對(duì)變頻器輸出電流的影響

　　變頻器的逆變(DC/AC變換)部分是由IGBT通過正弦脈寬調(diào)制SPWM后，通過電機(jī)繞組，形成呈正弦波的電流波形。那么開關(guān)頻率的大小、直接影響電流波形的好壞程度，以及干擾的大小，而且開關(guān)頻率的大小是較為敏感和直接的，所以在運(yùn)行過程中首先要正確選擇開關(guān)頻率值的大小后，然后再考慮附加各種抑制諧波裝置，例AC電抗器、DC電抗器、濾波器、零序電抗器，及安裝布線、接地等措施，這樣處理是較合理的、更有效的，切不可本未倒置來處理問題，這是很重要的原則。

　　當(dāng)開關(guān)頻率高時(shí)，電流波形正弦性好，而且平滑。這樣諧波就小，干擾就小，反之就差，當(dāng)開關(guān)頻率過低時(shí)，電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩減小，損耗加大，溫度增高的缺點(diǎn)，反之開關(guān)頻率過高時(shí)，變頻器自身損耗加大，IGBT溫度上升，同時(shí)輸出電壓的變化率dv/dt增大，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣影響較大。

　　1) 運(yùn)行頻率越高，則電壓波的占空比越大，電流高次諧波成份越小，即開關(guān)頻率越高；

　　2) 電流波形的平滑性越好；

　　3) 開關(guān)頻率越高，變頻器允許輸出的電流越??；

　　4) 開關(guān)頻率越高，布線電容的容抗越小(因?yàn)閄c=1/2πfC)，由高頻脈沖引起的漏電流越大。

三開關(guān)頻率對(duì)電機(jī)的影響

　　開關(guān)頻率越高，電機(jī)的振動(dòng)越小，運(yùn)行噪音越小，電機(jī)發(fā)熱也越少。但開關(guān)頻率越高，諧波電流的頻率也越高，電機(jī)定子的集膚效應(yīng)也越嚴(yán)重，電機(jī)損耗越大，輸出功率越小。

01開關(guān)頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)的噪音

　　電動(dòng)機(jī)的噪音來自通風(fēng)躁音、電磁噪音、機(jī)械噪音三個(gè)方面，對(duì)通風(fēng)和機(jī)械噪音在此不做分析，只就使用變頻器后對(duì)電磁噪音問題作以下分析。

　　變頻器的輸出電壓、電流中含有一定分量的高次諧波，使電動(dòng)機(jī)氣隙的高次諧波磁通增加，所以噪聲變大。其特征為:

　　1) 由于變頻器輸出的較低的高次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有頻率的諧振，使轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪音增大；

　　2) 由于變頻器輸出的高次諧波使鐵心、機(jī)殼、軸承座等的諧振，在固有頻率附近的噪音增大；

　　3) 噪音與開關(guān)頻率大小有直接關(guān)系，當(dāng)開關(guān)頻率高時(shí)相對(duì)噪音就?。?/p>

　　4) 經(jīng)測(cè)試得到當(dāng)電動(dòng)機(jī)在變頻運(yùn)行時(shí)，比在工頻50Hz運(yùn)行時(shí)，噪聲只大2dB可見影響不很大，其絕對(duì)值約在70dB附近；

　　5) 采用變頻電動(dòng)機(jī)能降低相同運(yùn)行參數(shù)時(shí)的噪音6-10dB。

02開關(guān)頻率與電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)

　　電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)原因可分為電磁與機(jī)械兩種，除開機(jī)械原因，只就電磁原因作下分析：

　　1) 由于較低次的高次諧波分量與轉(zhuǎn)子的諧振，其固有頻率附近的振動(dòng)分量增加；

　　2) 由于高次諧波產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響發(fā)生振動(dòng)；

　　3) 當(dāng)采用變頻器后在相同50Hz頻率下工作時(shí)振動(dòng)略大，尤其當(dāng)工作頻率20Hz時(shí)振動(dòng)將增至全振幅為7um，工作頻率80Hz-120Hz全振幅將增為6um，且電動(dòng)機(jī)極數(shù)小的較極數(shù)大的略為嚴(yán)重；

　　4) 可采用輸出AC電抗器減振動(dòng)；

　　5) 將v/f給定小些；

　　6) 采用變頻電動(dòng)機(jī)可降低振動(dòng)；

　　7) 對(duì)高速磨床等可采用低噪聲、低振動(dòng)的專用電動(dòng)機(jī)。

03開關(guān)頻率與電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱

　　由于逆變器采用正弦脈寬調(diào)制后其電流輸出波形是近似正弦波，必定有一定分量的各次的高次諧波產(chǎn)生，以及波形不夠光滑有毛刺出現(xiàn)，勢(shì)必造成輸出電流的增加可達(dá)10%，而發(fā)熱與電流I2 成正比，因此在相同工作頻率相同負(fù)荷下，使用變頻器后電動(dòng)機(jī)的溫升略高些，為盡可能減少這部分損耗，要盡可能使開關(guān)頻率值大些，對(duì)運(yùn)行有利，或選用變頻電動(dòng)機(jī)，具體解決辦法是:

　　1) 盡可能選用較高開關(guān)頻率，以改善輸出電流波形；

　　2) 加裝輸入、輸出AC電抗器或有源濾波器等；

　　3) 選用變頻電動(dòng)機(jī)；

　　4) 變頻器的工作頻率要低于20Hz，而生產(chǎn)設(shè)備就要低速，而且有較大的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出軸后再加裝一級(jí)減速器，以利工作頻率(變頻器)提高，且增大輸出轉(zhuǎn)矩，以利統(tǒng)一解決負(fù)荷的要求、變頻器的許可，以及電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、噪音、發(fā)熱、工作頻率、開關(guān)頻率幾方面統(tǒng)籌的合理解決。

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