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變頻器工作原理

變頻器干擾產生的原因和7種應對方法

  變頻器包括整流電路和逆變電路,輸入的交流電經過整流電路和平波回路,轉換成直流電壓,再通過逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈沖電壓(稱為脈寬調制電壓,PWM)。用這個PWM電壓驅動電機,就可以起到調整電機力矩和速度的目的。 但同樣,變頻器的工作原理注定其會產生強電磁干擾,主要包括三種:

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變頻器IGBT工作原理和檢測方法

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又稱絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件, 其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,因此,可以把其看作是MOS輸入的達林頓管。它融合了MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點,具備易于驅動、峰值電流容量大、自關斷、開關頻率高 (10-40 kHz) 等特點,已逐步取代晶閘管和GTO(門極可關斷晶閘管),是目前發展最為迅速的新一代電力電子器件,也是變頻器的重要元件之一。

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電抗器和諧波濾波器在變頻器輸入端使用效果分析

很多變頻器的輸入端安裝電抗器,一方面是為了減小諧波電流發射,另一方面可以提高變頻器抗浪涌干擾的特性。

變頻器的整流電路相當于一個諧波電壓源。我們知道,電壓源當負載阻抗大時,輸出電流會小。因此,在變頻器的電源輸入端安裝電抗器能夠減小諧波電流的發射。

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變頻器驅動電機過熱的原因和應對措施

變頻器驅動的電機為什么過熱?這是因為變頻器驅動電機的電壓中包含了豐富的高頻成份所至。

變頻器驅動電機的電壓波形并不是正弦波電壓,而是脈寬調制(PWM)電壓,如圖1所示。根據傅里葉分析,這種波形中包含了豐富的高頻成份,主要頻率成分是PWM脈沖的重復頻率,及其整倍數的頻率,PWM脈沖的重復頻率這叫做變頻器的載波頻率。

不同的變頻器的載波頻率不同,一般為1~12kHz。對于載波頻率為1kHz的PWM電壓,流入電機的電流主要是1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz等頻率的電流。這些高頻電流會增加電機繞組損耗和鐵芯損耗。理論分析表明,繞組的損耗與頻率的平方根成正比,鐵芯的損耗與頻率的平方成正比,因此,當電機中流過這樣高頻的電流時,鐵芯的損耗急劇增加,導致過熱。

解決電機過熱的方法是減小電機驅動電壓中的高頻成份。實現這個目的方法是在變頻器的輸出端安裝SWF正弦波濾波器。正弦波濾波器將PWM電壓波形變換成適應于電機的正弦波電壓波形,如圖2所示,從而消除了電機過熱的現象。

正弦波濾波器會發出較大的噪聲,并且會伴隨著較高的溫度,這些都是正常的現象。可以認為,正是正弦波將導致電機發出噪聲,升高溫度的能量承擔起來,才保護了電機。

在采購正弦波濾波器時,要了解變頻器的載波頻率,否則可能會有不良的后果。例如:提升機溫度很高,并伴隨著較大的噪聲,希望進行調整。這是一個十分典型的問題,只要安裝一臺SWF濾波器即可。采購濾波器前,提升機廠商提供的信息是,變頻器載波頻率為2kHz。但是安裝后,發現噪聲更大,電機溫度更高。

經過現場測試,發現變頻器的實際載波頻率為1kHz。需要重新修改正弦波濾波器的參數,修改參數后,電機的嘯叫聲基本消失,溫度從原來的65℃降低為53℃。電機的溫度降低,對于延長電機的壽命十分有益。另外,安裝了正弦波濾波器后,還能夠消除軸承電流,延長電機壽命。

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