發(fā)布時(shí)間：2014-07-24 12:21

　　目前、髙壓變頻器沒(méi)有統(tǒng)一的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響主要取決于變頻器逆變電路的結(jié)構(gòu)和特性。因而，不同電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響也是不同的。
　　輸出諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響主要有諧波引起電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱、導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)額外溫升，電動(dòng)機(jī)要降容使用，由于輸出波形失真，增加電動(dòng)機(jī)的重復(fù)峰值電壓，影響電動(dòng)機(jī)絕緣；同時(shí)，諧波還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。噪聲增加。高次諧波引起的損耗增加主要表現(xiàn)在定子銅損耗、轉(zhuǎn)子銅損耗、鐵損耗以及附加損耗的增加。其中影響最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅損耗，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是以接近基波頻率旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的，因此對(duì)于髙次諧波電壓來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子總是在轉(zhuǎn)差率接近1 的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子銅損耗較大，而且在這種情況下，除了直流電阻引起的銅損耗外，還必須考慮由于肌膚效應(yīng)所產(chǎn)生的實(shí)際阻抗增加而引起的銅損耗。
　　普通的電流源型變頻器輸出電流波形和輸入電流波形極為相似，都是120度的方波，含有較大的諧波成分，總諧波電流可以達(dá)到307。左右。為了降低輸出諧波，也有采用輸出12脈動(dòng)方案或設(shè)置輸出濾波器，輸出波形會(huì)有很大的改善，但系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性也會(huì)大大的增加。輸出濾波器換相式電流型變頻器固有的濾波器可以起到一定的濾波作用，所以速度較高時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流波形有所改善。
　　三電平變頻器與普通的電平變頻器相比，由于輸出相電壓電平數(shù)增加，筆耕論文新浪博客，毎個(gè)電平幅值相對(duì)下降，提髙了輸出電壓諧波消除算法的自由度，在相同開(kāi)關(guān)頻率的前提下，可使輸出波形質(zhì)量比二電平變頻器有較大的提高，但輸出因諧波使電壓波形失真仍達(dá)297。電動(dòng)機(jī)電流諧波失真達(dá)177。必須采用專用的電動(dòng)機(jī)，如果采用普通電動(dòng)機(jī)，必須設(shè)置輸出濾波器。
　　基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和6倍頻率的轉(zhuǎn)子諧波電流共同作用，產(chǎn)生6倍頻的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 所以6脈動(dòng)輸出電流源型變頻器含有較大的6倍頻率脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電流源型變頻器采用12脈動(dòng)多重化后，輸出電流波形有較大改善，由于5次和7次諧波基本抵消，6倍頻率脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大降低，剰下的主要為12倍頻率的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，總的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯降低。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩在低速時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響尤為明顯。對(duì)三相電動(dòng)機(jī)而言，由于60± 1次諧波存在，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為。
　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)有以下規(guī)律：轉(zhuǎn)速脈動(dòng)頻率分別為電動(dòng)機(jī)基波角頻率10.611 倍，其幅值與變頻器輸出的基波角頻率03 或頻率0成反比，即輸出頻率（或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）越低，轉(zhuǎn)速波動(dòng)越大，也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行情況下，為了使轉(zhuǎn)速波動(dòng)量維持在同一水平，對(duì)輸出諧波抑制的要求更髙。轉(zhuǎn)速脈動(dòng)幅值與變頻器輸出的諧波次數(shù)0成反比，即低次諧波所引起的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)比高次諧波的影響更大。所以，要使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較小，首先要消除或抑制變頻器輸出的低次諧波， 將輸出諧波往高頻推移，不失為減少轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的有效辦法。三電平變頻器在不采用輸出濾波器時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)， 采用輸出濾波器后，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可大大降低。
　　由于高速電力電子器件的使用，變頻器輸出電壓變化率對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣產(chǎn)生的影響越來(lái)越嚴(yán)重。取決于兩個(gè)方面：一是電壓跳變臺(tái)階的幅值，它與變頻器的電壓等級(jí)和主電路結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，二是逆變器功率器件的開(kāi)關(guān)速度，開(kāi)關(guān)速度越高越大。普通的二電平和三電平電壓源型變頻器由于輸出電壓跳變臺(tái)階較大，相電壓的跳變分別達(dá)到直流母線電壓和一半的直流母線電壓，同時(shí)由于逆變器功率器件開(kāi)關(guān)速度較快，會(huì)產(chǎn)生較大的也。高的相當(dāng)于在電動(dòng)機(jī)線圈上反復(fù)施加陡度很大的沖擊電壓，使電動(dòng)機(jī)絕緣承受嚴(yán)酷的電應(yīng)力，尤其當(dāng)變頻器輸出與電動(dòng)機(jī)之間電纜距離較長(zhǎng)時(shí)，由于線路分布電感和分布電容的存在，會(huì)產(chǎn)生行波反射放大作用，在參數(shù)適合時(shí)，加到電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓會(huì)成倍增加， 引起電動(dòng)機(jī)絕緣損壞。所以這種變頻器一般需要特殊設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)絕緣必須加強(qiáng)。如果要使用普通的電動(dòng)機(jī)，必須附加輸出濾波器。
　　共模電壓（也叫零序電壓），是指電動(dòng)機(jī)定子繞組的中心點(diǎn)和地之間的電壓。電流源型變頻器逆變器的工作原理與整流器大致相同，因此逆變器輸入直流中心對(duì)電動(dòng)機(jī)中心點(diǎn)的電壓2111波形與II 111（5波形大致相同，只是5：1111^和01110的頰率不一樣，隨著變頻器輸出頻率的變化而變化。由于輸出頻率一般不等于電網(wǎng)頻率， 且它們的頻率不斷變化，所以共模電壓可以在某個(gè)時(shí)刻達(dá)到最大值。所以共模電壓最大可接近相電壓的峰值，如果電源的中心接地，電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼也接地，這樣共模電壓就施加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的中心點(diǎn)和機(jī)殼之間。這樣高的共模電壓使電動(dòng)機(jī)繞組承受絕緣應(yīng)力為電網(wǎng)直接運(yùn)行情況下的4 倍，嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)絕緣。當(dāng)沒(méi)有輸入變壓器時(shí)，共模電壓會(huì)直接施加到電動(dòng)機(jī)上，增加繞組對(duì)地的電應(yīng)力，引起絕緣擊穿，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。如果設(shè)置輸入變壓器（變壓器二次側(cè)中心不能接地），則共模電壓有輸入變壓器和電動(dòng)機(jī)共同承擔(dān)，按照輸入變壓器一次、二次繞組間的分布電容和電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的分布電容（兩個(gè)容抗串聯(lián)）進(jìn)行分配。由于一般輸入變壓器的分布電容大大小于電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的分布電容的共模電壓由輸入變壓器來(lái)承擔(dān)，只要考慮加強(qiáng)輸入變壓器的絕緣即可，而變壓II 的絕緣加強(qiáng)，相對(duì)電動(dòng)機(jī)要容易得多。

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