示意图。普通的电流源型
变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似,都是120°的方波,含有丰富的谐波成分,总谐波电流失真可达到30%左右。为了降低输出谐波,也有采用输出12脉冲方案或设置输出滤波器,输出谐波会有较大改善,但系统的成本和复杂性也会大大增加。输出滤波器换相式电流源型
变频器固有的滤波器可以给6脉冲输出电流中的谐波分量提供通路,所以速度较高时,电机电流波形有所改善。GTO-PWM电流源型
变频器电机电流质量的提高主要是通过GTO采用谐波消除的电流PWM开关模式来实现,但受到GTO开关频率上限的限制。
图4 电流源型
变频器
在PWM电压源型
变频器中,当输出电压较高时,通常采取三电平PWM方式,也称NPC(Netural Point Clamped中点箝位)方式,整流电路一般采用二极管,逆变部分功率器件采用GTO,IGBT或IGCT。与普通的二电平PWM
变频器相比,由于输出相电压电平数增加到3个,每个电平幅值相对下降,且提高了输出电压谐波消除算法的自由度,可使输出波形质量比二电平PWM
变频器有较大的提高。为了减少输出谐波,希望有较高的开关频率,但这样会导致
变频器损耗增加,效率下降,开关频率一般不超过2kHz。如果不加输出滤波器,三电平
变频器输出电流总谐波失真可以达到17%左右,不能使用普通的异步电机。
普通电流源型
变频器的输出电流不是正弦波,而是120°的方波,因而三相合成磁动势不是恒速旋转的,而是步进磁动势,它和基本恒速旋转的转子磁动势产生的电磁转矩除了平均转矩以外,还有脉动的分量。转矩脉动的平均值为0,但它会使转子的转速不均匀,产生脉动,在电机低速时,还会发生步进现象,在适当的条件下,可能引起电机与负载组成的机械系统的共振。脉动转矩主要是由基波旋转磁通和转子谐波电流相互作用产生的。在三相电机中,产生脉动转矩的主要是6n±1次谐波。6脉冲输出电流源型
变频器输出电流中含有丰富的5次和7次谐波,5次谐波产生的旋转磁势与基波旋转磁反向,7次谐波产生的旋转磁势与基波旋转磁势同向,而电机转子的电气旋转速度基本接近基波磁势的旋转速度(二者的判别对应于电机的转差率),所以5次谐波磁势和7次谐波磁势都会在电机转子中感应产生6倍于基波频率的转子谐波电流。基波旋转磁势和6倍频的转子谐波电流共同作用,产生6倍频的脉动转矩,所以6脉冲输出电流源型
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