大功率变频电源输出特性和实验分析

图7    整流桥输出电压波形

    2）变压器输出电压波形，如图8所示。用频谱分析仪观察谐波分布，发现谐波比较厉害，其中300Hz的谐波最厉害，与60Hz基波相差20.6dB;120Hz，240Hz，1.2kHz，4kHz，8kHz谐波也较厉害，其中4kHz的谐波与基波相差28.8dB，8kHz的谐波与基波相差34dB；

图8    非线性负载下变压器的输出电压波形

    3）尝试把滤波电容由1．5μF变为3μF，发现高频部分谐波有所减小，波形更接近正弦波；

    4）再把滤波电感由7mH变为10mH，发现谐波分布无明显变化。

3．5    实验结果总结

    在综合分析了上述实验波形及数据后，总结如下：

    1）当变频器输出频率设定为60Hz时，变频电源在各种性质的负载下输出频率也为60Hz，波动很小，符合设计要求；

    2）在纯阻性负载情况下，变频器输出电压设定为300V，变频电源输出电压峰值为540V，在510V

～564V的范围内（理论值的波动在±5％范围内）；

    3）在感性负载情况下，由于所用电感的漆包线比较细，承受电流比较小，最多3A，因此，把变频器输出电压调节为230V，此时变频电源输出电压峰值为420V，照此推论，如果变频器输出电压为300V，则变频电源输出电压峰值为549V，也在510V～564V的范围内，满足要求；

    4）在容性负载情况下，当电阻与电容串联时，变频器输出电压为298.4V，变频电源输出电压峰值为530V；当电阻与电容并联时，变频器输出电压为303V，变频电源输出电压峰值为540V；

    5）在非线性负载情况下，变频器输出电压仍然设定为300V，此时变频电源输出电压峰值为530V，也在510V～564V的范围内，同样满足要求。

4    结语

    本次实验的目的是想做一个大功率变频电源,它应该能在各种性质的负载下，输出稳定的电压和频率，电压波动在±5％之内，即如果设定变频器输出线电压为300V，变压器输出线电压峰值应该在510V～564V的范围内变化。由于实验设备及元器件的局限性，本次实验并没有完全达到理想的效果，各种负载下的功率并没有达到期望的7500W（每相2500W）。但是，在充分利用已有设备的前提下，还是得到了比较满意的结果，除了容性负载以外，其他负载下的输出电压都比较稳定，基本上都在510V～564V范围内变化，并且除了非线性负载外（非线性负载因其自身输出电流不连续的特点，决定了其谐波分布必定比较厉害，用LC滤波无法很好地达到理想效果），滤波效果都非常好，基本控制在3％～5％之内。

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