載波頻率最低多少不影響電機(jī) 載波頻率對(duì)電機(jī)的影響?
1.低壓變頻器載波頻率概述目前電壓≤500V的逆變器幾乎都采用交流-DC-交流主電路,其控制也是正弦脈寬調(diào)制(SPWM)。它的載頻是可調(diào)的,一般在1-15kHz之間,可以很容易地人為選擇。但是在實(shí)際使
1.低壓變頻器載波頻率概述
目前電壓≤500V的逆變器幾乎都采用交流-DC-交流主電路,其控制也是正弦脈寬調(diào)制(SPWM)。它的載頻是可調(diào)的,一般在1-15kHz之間,可以很容易地人為選擇。但是
在實(shí)際使用中,很多用戶只是按照變頻器廠家的原始設(shè)定值,而沒(méi)有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,導(dǎo)致載頻值選擇不當(dāng),影響了正確有效的工作狀態(tài)。因此,在使用過(guò)程中如何正確選擇變頻器的載頻值也很重要。本文為考慮以下幾個(gè)方面和正確選擇載頻值提供了依據(jù)。
2.載波頻率和逆變器功耗
功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關(guān),隨著載波頻率的增加而增加,會(huì)降低效率,增加功率模塊的發(fā)熱,不利于運(yùn)行。當(dāng)然,逆變器的工作電壓越高,影響的功率損耗就越大。載波頻率越大,逆變器損耗越大,輸出功率越小。如果環(huán)境溫度較高,逆變橋上下逆變管在交替導(dǎo)通的過(guò)程中死區(qū)會(huì)變小,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致橋臂短路,損壞逆變器。
3.載波頻率和環(huán)境溫度
當(dāng)變頻器在高載頻、高環(huán)境溫度下使用時(shí),對(duì)功率模塊非常不利。此時(shí),對(duì)于不同的功率變換器,應(yīng)根據(jù)載波頻率和環(huán)境溫度適當(dāng)降低變頻器的允許恒定輸出電流,以確保功率模塊IGBT的安全、可靠和長(zhǎng)期運(yùn)行。
4.載波頻率和電機(jī)功率
大功率電機(jī)應(yīng)使用較低的載波頻率,以減少干擾(對(duì)其他設(shè)備的影響)。一般都是遵守這個(gè)原則的,只是不同廠家的具體數(shù)值不一樣。比如日本有以下關(guān)系供參考:載頻15 kHz,10 kHz,5 kHz。
電機(jī)頻率≤30kW37-100kW185-300kW,芬蘭VACON載頻1-16kHz-6kHz,電機(jī)功率≤90kW110-1500kW,深圳AXA(原華為)載頻6kHz 3kHz。
電機(jī)功率5.5-22kW30-55kW75-200kW。
比如成都嘉陵公司的JP6C-T9系列。
載波頻率為2-6kHz2-4kHz。
電機(jī)功率0.75-55kW75-630kW
5.載波頻率和變頻器二次出口(U,V,W)的長(zhǎng)度。
載頻為15khz、10khz、5khz、Z1 khz。
線路長(zhǎng)度《50M》50-100米100-150米150-200米。
6、變頻器輸出電能的載波頻率流動(dòng)的影響
眾所周知,逆變器的逆變(DC/交流轉(zhuǎn)換)部分是由IGBT通過(guò)正弦脈寬調(diào)制SPWM再通過(guò)電機(jī)繞組形成正弦電流波形。那么載波頻率的大小直接影響電流波形的質(zhì)量和干擾的大小,載波頻率的大小更敏感更直接。因此,在運(yùn)行中正確選擇載頻的大小,再考慮增加各種諧波抑制裝置,如交流電抗器、DC電抗器、濾波器、順序電抗器、安裝接線、接地等措施,不倒相處理問(wèn)題,是比較合理有效的。當(dāng)載波頻率較高時(shí),電流波形為正弦曲線且平滑。這樣諧波小,干擾小,否則就是壞的。載波頻率過(guò)低時(shí),電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩降低,損耗增加,溫度升高。反之,當(dāng)載頻過(guò)高時(shí),逆變器本身?yè)p耗增加,IGBT溫度上升,輸出電壓dv/dt變化率增大,對(duì)電機(jī)絕緣影響很大。
(1)工作頻率越高,電壓波的占空比越大,電流的諧波分量越小,即載波頻率越高,電流波形的平滑度越好;
(2)載波頻率越高,逆變器允許的電流越小;
(3)載波頻率越高,接線電容容抗越小(因?yàn)閄c1/2πfC),高頻脈沖引起的漏電流越大。
7.載波頻率對(duì)電機(jī)的影響
載波頻率越高,電機(jī)振動(dòng)越小,運(yùn)行噪音越小,電機(jī)發(fā)熱越少。但載波頻率越高,諧波電流頻率越高,電機(jī)定子趨膚效應(yīng)越嚴(yán)重,電機(jī)損耗越大,輸出功率越小。
7.1載波頻率引起的電機(jī)噪聲
電機(jī)的噪聲來(lái)自三個(gè)方面:通風(fēng)噪聲、電磁噪聲和機(jī)械噪聲。這里不討論通風(fēng)和機(jī)械噪聲,而分析使用變頻器后的電磁噪聲。
變頻器的輸出電壓和電流含有一些諧波,增加了電機(jī)氣隙的諧波通量,所以噪聲變大。其特征在于:
(1)由于變頻器輸出的低次諧波分量與轉(zhuǎn)子固有頻率之間的共振,轉(zhuǎn)子固有頻率附近的噪聲增大。
(2)由于變頻器輸出的高次諧波,鐵芯、機(jī)殼、軸承座發(fā)生共振,固有頻率附近的噪聲增大。
(3)噪聲與載波頻率直接相關(guān)。當(dāng)載波頻率較高時(shí),相對(duì)噪聲較小。
(4)測(cè)試表明,電機(jī)變頻運(yùn)行時(shí),噪聲僅比工頻運(yùn)行時(shí)大2dB,可見(jiàn)影響不大,其絕對(duì)值約為70dB。
(5)在相同的運(yùn)行參數(shù)下,采用變頻電機(jī)可降低噪聲6-10dB。
7.2載波頻率和電機(jī)振動(dòng)
電機(jī)振動(dòng)的原因可以分為電磁原因和機(jī)械原因,這里不提機(jī)械原因,只說(shuō)電磁原因。因?yàn)橄旅娴姆治?
(1)由于低次諧波分量和轉(zhuǎn)子之間的共振,其固有頻率附近的振動(dòng)分量增加。
(2)由于高次諧波產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響而發(fā)生振動(dòng)。
(3)使用變頻器,工作在同樣的50Hz頻率時(shí),振動(dòng)會(huì)稍大,特別是工作頻率為20Hz時(shí),滿幅會(huì)增加到7um,工作頻率為80Hz-120Hz時(shí)滿幅會(huì)增加到6um,極數(shù)少的電機(jī)比極數(shù)多的電機(jī)稍嚴(yán)重。
(4)輸出交流電抗器可用于減少振動(dòng)。
(5)給v/f一個(gè)較小的值。
(6)使用變頻電機(jī)可以減少振動(dòng)。
(7)高速磨床可采用低噪聲、低振動(dòng)的專用電機(jī)。
7.3載波頻率和電機(jī)加熱
由于逆變器的電流輸出波形經(jīng)過(guò)正弦脈寬調(diào)制后近似為正弦波,諧波成分如圖3所示,必然存在各階諧波,波形不夠平滑,出現(xiàn)毛刺,必然會(huì)使輸出電流增加高達(dá)10%,發(fā)熱與電流I2成正比。因此,在相同的工作頻率和負(fù)載下,使用變頻器后電機(jī)的溫升略高。為了盡可能減少這種損耗,載頻值要盡可能大,這樣有利于操作。
(1)盡可能選擇較高的載波頻率,以改善輸出電流波形。
(2)安裝輸入和輸出交流電抗器或有源濾波器。
(3)選擇變頻電機(jī)。
(4)變頻器工作頻率應(yīng)低于20Hz,生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)低速,且有重負(fù)載時(shí),在電機(jī)輸出軸后安裝一級(jí)減速器,提高工作頻率(變頻器),增加輸出轉(zhuǎn)矩,統(tǒng)一解決負(fù)載要求、變頻器的允許、電機(jī)的振動(dòng)、噪音、發(fā)熱、工作頻率、載波頻率。
8.載波頻率與逆變器輸入的三相電流不平衡
變頻器的輸入部分是6脈沖三相橋式二極管整流電路,即交流/DC轉(zhuǎn)換。由于二極管是非線性元件,實(shí)際組裝時(shí)各元件的內(nèi)阻不會(huì)一致,造成三相不匹配,而且由于輸入電流是非正弦的,這就會(huì)造成輸入到變頻器的三相電流不平衡,特別是輸入電壓較大時(shí),例如有3-5%的差異。這樣,三相輸入電流的最大差值可能是10-20%,這通常是可能的。為了改善并盡可能減小三相輸入電流的不平衡,通常采用以下方法:
(1)提高電網(wǎng)質(zhì)量,使其盡可能小。
(2)選擇高檔優(yōu)質(zhì)的品牌變頻器。
(3)盡可能提高載頻值。
(4)改變R、S、T相的相序(不需要忽略逆變器的輸入電壓相)
(5)選擇變頻電機(jī)。
通過(guò)上述方法原則是盡量減少三相不平衡,很難做到絕對(duì)平衡。但逆變器輸出的三相電流基本平衡。這里需要注意的是,測(cè)量逆變器的輸入或輸出電壓和電流時(shí),最好選擇一個(gè),只反映基波(50Hz)的帶濾波電壓的電流表和鉗形電流表,或者使用萬(wàn)用表為宜,否則測(cè)量值會(huì)大于實(shí)際值,這一點(diǎn)也要注意。
9.載波頻率和電磁干擾
載波頻率越高,高頻電壓通過(guò)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)和電磁輻射對(duì)電子設(shè)備的干擾越嚴(yán)重。
載波是指被調(diào)制來(lái)傳輸信號(hào)的波形,通常是正弦波。一般要求正弦載波的頻率遠(yuǎn)高于調(diào)制信號(hào)的帶寬,否則會(huì)出現(xiàn)混疊,傳輸信號(hào)失真。
信號(hào)源的信號(hào)可以 不能傳輸很遠(yuǎn),所以要加上載波。比如把人(信號(hào)源)從一個(gè)地方送到另一個(gè)地方,要走很長(zhǎng)時(shí)間,人會(huì)很累(信號(hào)衰減)。如果你讓他坐公交(載波),人會(huì)短時(shí)間舒服(信號(hào)不失真),那么你應(yīng)該坐什么交通工具(選擇調(diào)制)?
?要根據(jù)他的具體情況來(lái)判斷(信號(hào)的特點(diǎn)就是它的用途)