電源：高壓變頻器原理

16 什么是PWM?什么是SPWM?

答：PWM 的全稱是Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)，根據(jù)面積等效原理，利用一系列等幅不等寬的矩形脈沖序列等效所需要的波形(含形狀和幅值)。

SPWM即正弦波PWM技術(shù)。在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律變化。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則較大。電壓脈沖序列寬度按正弦規(guī)律變化的PWM波形，稱為正弦波脈寬調(diào)制。

SPWM脈沖系列中，各脈沖的寬度以及相互間的間隔寬度是由正弦波(基準(zhǔn)波或調(diào)制波)和等腰三角波(載波)的交點(diǎn)來決定的。圖7 為一典型SPWM控制方法。

17 PWM 和PAM 的不同點(diǎn)是什么?

答：PWM 是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。

18 載波頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行有什么影響?

答：提高載波頻率的好處如下。

1)改善電流波形適當(dāng)提高載波頻率，可以改善電流波形，如下圖愿(a)所示。

2) 減小電磁噪聲產(chǎn)生電磁噪聲的原因是：與載波頻率相同的諧波電流使定子鐵心的硅鋼片中產(chǎn)生渦流，各硅鋼片的渦流之間產(chǎn)生相互作用力，導(dǎo)致鐵心振動(dòng)而發(fā)出噪 聲，電磁噪聲的頻率與載波頻率相同。如果載波頻率處于人耳的敏感頻率區(qū)，電磁噪聲就比較“大”(人的聽覺上比較敏感)。

適當(dāng)提高載波頻率，可減小甚至消除噪聲(實(shí)際上只是人耳“聽”不到罷了)。

提高載波頻率的缺點(diǎn)如下。

1) 變頻器的輸出電壓減小變頻器的逆變橋中，上下兩個(gè)逆變管是在不停地交替導(dǎo)通的，其線電壓波形如圖愿(b)所示。為了保證只有在一個(gè)逆變管完全截止的情況 下，另一個(gè)逆變管才開始導(dǎo)通，在交替導(dǎo)通過程中必須有一個(gè)死區(qū)吟t(等待時(shí)間)，如下圖愿(c)所示。由于死區(qū)實(shí)際上不是工作區(qū)，所以，載波頻率越高，則 每個(gè)周期中死區(qū)的累計(jì)值(不工作區(qū))越大，變頻器輸出電壓的平均值越低。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩相同的情況下，電動(dòng)機(jī)的電流偏大。

2)使距離較遠(yuǎn)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不正常當(dāng)電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，則載波頻率越高，由線路的分布電容和分布電感引起的不良效應(yīng)(如電動(dòng)機(jī)側(cè)電壓升高、電動(dòng)機(jī)振動(dòng)等)越大。

猿)對(duì)其他設(shè)備的干擾增大載波頻率越高，高頻電磁場(chǎng)的輻射能量越大，對(duì)其他設(shè)備的干擾就越嚴(yán)重。

19 什么是V/f控制?為什么要采取V/f 控制而不是只控制V 或者f?

答：V/f控制方式是保證變頻器輸出電壓和頻率比值一定的控制方式。

20 為什么變頻器要設(shè)置許多U/f 線供用戶選擇?

答：這是因?yàn)樨?fù)載不同，低速特性不同。不同的負(fù)載在低速運(yùn)行時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩大小是不一樣的，舉例如下。

員)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)不論轉(zhuǎn)速高低，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩都不變。例如帶式輸送機(jī)，要求低頻時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩等于額定轉(zhuǎn)矩。如圖怨(a)所示。這就要求電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，也能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，U/f比應(yīng)該大一些，如圖10 中之B 點(diǎn)所示，當(dāng)頻率為fxt時(shí)，將電壓提升到Ux2。

圓)分段負(fù) 載有些負(fù)載滿載運(yùn)行時(shí)雖然阻轉(zhuǎn)矩較大，但滿載時(shí)的調(diào)速范圍不大。例如離心澆鑄機(jī)，必須具有一定轉(zhuǎn)速時(shí)，才能把鐵水(或鋼水)灌入，進(jìn)行澆鑄，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩 較大。但重載時(shí)的調(diào)速范圍不大，由于低速時(shí)沒有鐵水(或鋼水)，處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，如圖怨(b)所示。電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，并不需要產(chǎn)生太大的轉(zhuǎn) 矩，U/f 比也可以小一些，如圖10 中之A 點(diǎn)所示,當(dāng)頻率為fx1時(shí)，電壓為Ux1就足夠了。

3)二次方律負(fù)載以離心式風(fēng)機(jī)為例，負(fù)載的機(jī)械特性如圖怨(c)所示，低速運(yùn)行時(shí)，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩很小。電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，所需轉(zhuǎn)矩很小，U/f比也應(yīng)該更小一些，如圖10 中之C 點(diǎn)所示，當(dāng)頻率為fx1，應(yīng)把電壓降為Ux3。

上 述例子說明，不同的負(fù)載在低頻運(yùn)行時(shí)對(duì)U/f 比的要求也是不一樣的。為此，各種變頻器都設(shè)置了許多種U/f 線，供用戶根據(jù)負(fù)載的具體要求來進(jìn)行預(yù)置。在諸多U/f線中，圖10和圖11(a)中的曲線淤是電壓與頻率成正比地變化的U/f線，稱為基本U/f線。其 特點(diǎn)是：UX/fx=const(ku=kf)，如要加大低頻時(shí)的帶負(fù)載能力，須在基本U/f 線的基礎(chǔ)上加大U/f比，使ku 躍kf ，稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償或轉(zhuǎn)矩提升。各種變頻器都設(shè)置了許多條補(bǔ)償程度不同的U/f線，供用戶選擇。大致有以下幾種方式：

員)全頻補(bǔ)償型從0 Hz 到額定頻率，用戶可完全根據(jù)需要自制U/f曲線。

2)部分補(bǔ)償型考慮到在較高頻率時(shí)，一般不需要補(bǔ)償。所以，部分變頻器提供的U/f線可以只補(bǔ)償?shù)皖l段，如圖員員(b)所示。在進(jìn)行選擇時(shí)，須預(yù)置以下數(shù)據(jù)：

(1)起點(diǎn)補(bǔ)償量以補(bǔ)償量的UC%表示;

(2)轉(zhuǎn)折頻率ft，即轉(zhuǎn)折點(diǎn)所在位置的頻率。

猿)坐標(biāo)預(yù)置型用戶可直接預(yù)置各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖員員(b)所示。

21 什么是接地?接地怎樣分類?

答：將電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”。