三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

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變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。採用脈寬調製變壓變頻(PWM-VVVF)低壓通用型變頻器,變頻輸出電壓為380~650V,輸出功率為0.75~400kW,工作頻率為0~400Hz,它的主電路都採用交-直-交電路。

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

PWM型變頻器主電路

脈寬調製型變頻器的載波是三角波,而控制波形分為矩形波、正弦波兩種脈寬調製形式。

1,矩形波脈寬調製(PWM)

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

矩形波脈寬調製有關波形

​PWM型變頻器主要優點是控制電壓響應快,調製頻率為1~5KHz,電壓響應時間1ms以內。

但​PWM型變頻器輸出電壓,除基波電壓外,還包含大量的高次諧波。

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

矩形波脈寬調製k次諧波

​上圖P為調製波(三角波頻率)的頻率

2,正弦波脈寬調製(SPWM)

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

正弦波脈寬調製有關波形

同樣正弦波脈寬調製變頻器的輸出電壓,除基波電壓外,也含有大量的高次諧波分量電壓,則是比矩形波脈寬調製的變頻器好些。

三相異步電機採用通用型變頻器調速時易發熱、產生噪聲的原因

正弦波脈寬調製k次諧波

從上可​看出矩形波、正弦波脈寬調製變頻器因大量的高次諧波存在,而高次諧波的會在運行電機內產生集膚效應和附近效應,易使電機發熱,同時高次諧波電壓也是電動機產生噪聲的主要原因之一。

而在低頻區,高次諧波分量少,電機發熱、噪聲就會降低較多,但在低頻區,因電機定轉子阻抗和變頻器死區效應的存在,又使電機輸出轉矩下降。必要時要在低頻區加裝補償裝置,以補償上述兩種因素影響帶來的轉矩下降。

為降低高次諧波引起電機發熱、噪聲因素,以及在低頻區穩定電機輸出轉矩,出現了改進型的電壓空間矢量SVPWM變頻器,但效果不太明顯。

因此,脈寬調製型通用變頻器適用於低頻調速與輕載且要求不高的場合使用。

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