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1基本定義

在信號傳輸的過程中,並不是將信號直接進行傳輸,而是將信號負載到一個固定頻率的波上,這個過程稱為載入,這樣的一個固定頻率的波稱為載波頻率。
嚴格的講,就是把一個較低的信號頻率調製到一個相對較高的頻率上去,這被低頻調製的較高頻率就叫載波頻率,也叫基頻。

2變頻器

變頻器的載波頻率就是決定逆變器的功率開關器件(如:IGBT)的開通與關斷的次數,因此,也稱開關頻率。
它主要影響以下幾方面:
1、功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關,載波頻率提高,功率損耗增大,功率模塊發熱增加,對變頻器不利。
2、載波頻率對變頻器輸出二次電流的波形影響:
當載波頻率高時,電流波形正弦性好,而且平滑。這樣諧波就小,干擾就小,反之就差,當載波頻率過低時,電機有效轉矩減小,損耗加大,溫度增高的缺點,反之載波頻率過高時,變頻器自身損耗加大,IGBT溫度上升,同時輸出電壓的變化率dv/dt增大,對電動機絕緣影響較大。
載波頻率
假設SPWM波的載波頻率為fc,基波頻率為fs,fc/fs稱為載波比N,對於三相變頻器,當N為3的整數倍時,輸出不含3次諧波及3的整數倍諧波。且諧波集中載波頻率整數倍附近,即諧波次數為:kfc±mfs,k和m為整數。
右圖是基波頻率fs=50Hz,載波頻率fc=3kHz,調製比為0.8的SPWM的波形及頻譜的Matlab模擬圖。
圖中58次諧波和60次諧波的幅值分別為27.8%和27.7%,含量最大的諧波為119次和121次諧波,諧波幅值分別為39.1%和39.3%。即最大諧波在兩倍載波頻率附近。
實際的SPWM波,其載波比不一定為整數,此時,為了降低頻譜泄露,可適當增加傅里葉窗口長度,對多個基波周期的PWM進行傅里葉變換(FFT或DFT)。
3、載波頻率對電動機的噪音的影響:載波頻率越高電動機的噪音相對越小。
4、載波頻率與電動機的發熱:載波頻率高電動機的發熱也相對較小。
在實際使用中要綜合以上各點,合理選擇變頻器的載波頻率。一般電動機功率越大,載率選擇得越小。

3影響

變頻器(開關頻率)載波頻率
變頻器大多是採用PWM調製的形式進行變頻器的。也就是說變頻器輸出的電壓其實是一系列的脈衝,脈衝的寬度和間隔均不相等。其大小就取決於調製波和載波的交點,也就是開關頻率。開關頻率越高,一個周期內脈衝的個數就越多,電流波形的平滑性就越好,但是對其它設備的干擾也越大。載波頻率越低或者設置的不好,電機就會發出難聽的噪音。 通過調節開關頻率可以實現系統的噪音最小,波形的平滑型最好,同時干擾也是最小的。
1低壓變頻器概述
對電壓≤500V的變頻器,當今幾乎都採用交—直—交的主電路,其控制方式亦選用正弦脈寬調製即SPWM,它的載波頻率是可調的,一般從1-15kHz,可方便地進行人為選用。但在實際使用中不少用戶只是按照變頻器製造單位原有的設定值,並沒有根據現場的實際情況進行調整,因而造成因載波頻率值選擇不當,而影響正確,感覺的
有效工作狀態,因此在變頻器使用過程中如何來正確選擇變頻器的載波頻率值亦是重要的事。本文就此提供應該從以下諸方面來考慮,並正確選擇載波頻率值的依據。
2 載波頻率與功率損耗
功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關,且隨載波頻率的提高、功率損耗增大,這樣一則使效率下降,二則是功率模塊發熱增加,對運行是不利的,當然變頻器的工作電壓越高,影響功率損耗亦加大。對不同電壓、功率的變頻器隨著載波頻率的加大、功率損耗具體變化,可見圖1A-E所示。
3 載波頻率與環境溫度
當變頻器在使用時載波頻率要求較高,而且環境溫度亦較高的情況下,對功率模塊是非常不利的,這時對不同功率的變頻器隨著使用的載波頻率的高低及環境溫度的大小,對變頻器的允許恆輸出電流要適當的降低,以確保功率模塊IGBT安全、可靠、長期地運行。可參見表1及圖2A-D所示。
4載波頻率與電動機功率
電動機功率大的,相對選用載波頻率要低些,目的是減少干擾(對其它設備使用的影響),一般都遵守這個原則,但不同製造廠具體值亦不同的。

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