变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产里几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调也成为必不可少的部分,变频器慢慢的开始渗入到生产、生活的各个角落。然而,变频器也带来了许多前所未有困扰,典型的现象包括:
(4)工厂安装了变频器后,原来的配电系统不再满足规定的要求,电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加;
变频器之所以带来这样一些问题,是由变频器的工作原理所决定的。变频器主要由两部分所组成:整流器和逆变器,整流器和逆变器是导致上述现象的最终的原因。整流器工作时产生谐波电流,这在前面已经进行了充分的讨论。逆变器对直流电压来控制,产生脉宽调制(PWM)波,PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的最终的原因,如图1所示。
现代变频器的体积更小,效率更加高。然而,伴随着这些技术进步,上述的一些问题也慢慢变得严重。之所以出现这样的情况,是因为现代变频器中使用了高性能的IGBT作为输出电路的开关器件,这种器件的开关速度很快,使PWM波形的上升沿与下降沿很短。根据付立业分析,脉冲的上升沿越短,则意味着脉冲中所包含的高频成份越丰富。高频成份丰富,意味着会有更多的机会产生电磁辐射与电磁耦合。另外,PWM更短的上升沿时间,也会对电机产生更严重的损伤。
由于变频器工作时产生了很多电磁兼容和电能质量上的问题,因此,在使用变频器时,要采取适当的措施,减小这些电磁兼容和电能质量上的问题可能。航天科工集团二院706所,凭借对变频器所关联的电磁兼容问题的深入研究,开发了系列新产品,能够解决变频器带来的各种电磁兼容和电能质量上的问题。针对变频器的各种潜在危害,能选用的产品如表2所示。
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