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载波频率

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  • 发布时间:2013/9/23 17:27:51
  • 作者:银河电气

一、载波频率

  严格的讲,就是把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去,这被低频调制的较高频率就叫载波频率,也叫基频。

二、载波频率对变频器的影响

  变频器大多是采用PWM调制的形式进行变频器的。也就是说变频器输出的电压其实是一系列的脉冲,脉冲的宽度和间隔均不相等。其大小就取决于调制波和载波的交点,也就是开关频率。开关频率越高,一个周期内脉冲的个数就越多,电流波形的平滑性就越好,但是对其它设备的干扰也越大。载波频率越低或者设置的不好,电机就会发出难听的噪音。 通过调节开关频率可以实现系统的噪音最小,波形的平滑型最好,同时干扰也是最小的。

它主要影响以下几方面:

  1、功率模块IGBT的功率损耗与载波频率有关,载波频率提高,功率损耗增大,功率模块发热增加,对变频器不利。

  2、载波频率对变频器输出二次电流的波形影响:

  当载波频率高时,电流波形正弦性好,而且平滑。这样谐波就小,干扰就小,反之就差,当载波频率过低时,电机有效转矩减小,损耗加大,温度增高的缺点,反之载波频率过高时,变频器自身损耗加大,IGBT温度上升,同时输出电压的变化率dv/dt增大,对电动机绝缘影响较大。

  假设SPWM波的载波频率为fc,基波频率为fs,fc/fs称为载波比N,对于三相变频器,当N为3的整数倍时,输出不含3次谐波及3的整数倍谐波。且谐波集中载波频率整数倍附近,即谐波次数为:kfc±mfs,k和m为整数。

载波频率

上图是基波频率fs=50Hz,载波频率fc=3kHz,调制比为0.8的SPWM的波形及频谱的Matlab仿真图。

  图中58次谐波和60次谐波的幅值分别为27.8%和27.7%,含量最大的谐波为119次和121次谐波,谐波幅值分别为39.1%和39.3%。即最大谐波在两倍载波频率附近。

实际的SPWM波,其载波比不一定为整数,此时,为了降低频谱泄露,可适当增加傅里叶窗口长度,对多个基波周期的PWM进行傅里叶变换(FFT或DFT)。

三、载波频率对其他的影响

  1、载波频率对电动机的噪音的影响:载波频率越高电动机的噪音相对越小。

  2、载波频率与电动机的发热:载波频率高电动机的发热也相对较小。

  3、载波频率与环境温度:当变频器在使用时载波频率要求较高,而且环境温度亦较高的情况下,对功率模块是非常不利的,这时对不同功率的变频器随着使用的载波频率的高低及环境温度的大小,对变频器的允许恒输出电流要适当的降低,以确保功率模块IGBT安全、可靠、长期地运行。

  4、载波频率与电动机功率:电动机功率大的,相对选用载波频率要低些,目的是减少干扰(对其它设备使用的影响),一般都遵守这个原则,但不同制造厂具体值亦不同的。

 

  作者:hb_yinhe

  湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)


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