rrclpe機械設(shè)計制造及其自動化課程論文.doc

-+懶惰是很奇怪的東西，它使你以為那是安逸，是休息，是福氣；但實際上它所給你的是無聊，是倦怠，是消沉;它剝奪你對前途的希望，割斷你和別人之間的友情，使你心胸日漸狹窄，對人生也越來越懷疑。羅蘭使用變頻電動機時,變頻器與減速器的作用.變頻器是通過改變電動機的頻率來改變電動機同步轉(zhuǎn)速的,使用公式:n=60*f/p. n-電動機同步轉(zhuǎn)速,f-電源頻率,p-電動機磁極對數(shù).(對于異步電動機,我們暫不考慮轉(zhuǎn)差率). 所以,第一,通過改變變頻器的供電頻率,我們可以得到很平滑的電動機轉(zhuǎn)速.第二,電動機的電源(電壓,電流等)是由變頻器直接提供的,也就免除了電網(wǎng)供電時的干擾(比如電壓變化大).其實兩種用法都是一樣，目的都是一樣的是變頻調(diào)速控制企業(yè)做的是利潤最大化，這要根據(jù)客戶所需！在一些條件允許的情況下，我是指客戶與企業(yè)達到共識，變頻器和變頻電機組合控制調(diào)速比較好，控制使用效果和性能表現(xiàn)出色但其代價比變頻器和普通電機控制高，簡單說變頻電機是普通電機的兩倍價格，這是一方面原因，如果客戶所用的要求不高，轉(zhuǎn)速要求比較高的情況下，可以直接使用普通電機加變頻器就可以這就需要了解貴司不用的產(chǎn)品所要求的這也是原因之一，總的來說，貴司的電氣控制設(shè)計人員對變頻器是很了解的所以才會根據(jù)不同需要來設(shè)計圖紙，也就出現(xiàn)你所看到的結(jié)果！有一點是要說明的，變頻器加普通電機，在這里，有了變頻器就可以與普通電機組合成變頻調(diào)速，但低速時對普通電機后面風機的散熱不好同時也另一些問題出現(xiàn)歡迎到我的空間看看！一、基頻參數(shù)的概念 基頻以下，變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化，V/F=常數(shù)，適合恒轉(zhuǎn)矩負載特性。 基頻以上，變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變，適合恒功率負載特性。 二、如何設(shè)置基頻 基頻參數(shù)設(shè)置應(yīng)該以電動機的額定參數(shù)設(shè)置，而不能根據(jù)負載特性設(shè)置，即使電動機選型不適合負載特性，以必須盡量遵循電動機的參數(shù)，否則，容易過流或過載。 例如：如果電機的額定工作頻率為50HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為50HZ；如果電機的額定工作頻率為60HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為60HZ；如果電機的額定工作頻率為100HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為100HZ。 如果電動機選擇專用的交流變頻電機，電機一般都標注恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速范圍。如果標注5100HZ為恒轉(zhuǎn)矩，100150HZ為恒功率，基頻應(yīng)該設(shè)置為100HZ。 二、基頻設(shè)置的注意點 基頻參數(shù)直接反映變頻器輸出電壓和輸出頻率的關(guān)系，如果設(shè)置不當容易造成電動機的過流或過載。如圖2所示，一臺交流電動機的額定工作頻率為50HZ，額定電壓380V。 如果變頻器的基頻設(shè)置低于50HZ（如基頻1），V/F比例高，同等頻率的輸出電壓高，輸出電流高，在啟動時，容易造成過流。 如果變頻器的基頻設(shè)置高于50HZ（如基頻2），V/F比例低，同等頻率的輸出電壓低，輸出電流低，在啟動時，容易造成無法啟動而過載。 常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會導(dǎo)致變頻器不能正常工作。 參數(shù)設(shè)置 常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進行： （1）確認電機參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。 （2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。 （3）設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。 （4）給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)?；卮鹫撸?ivangelis通過對電網(wǎng)進行回饋實現(xiàn)節(jié)能。 我們都知道電機工作的工作方式有兩種：電動和制動。在電機進行制動的時候，它相當于是一臺發(fā)電機，變頻器通過將電機制動狀態(tài)下發(fā)出的電能回饋給電網(wǎng)進行利用而實現(xiàn)節(jié)能。 雖然說單個一臺電機進行能量的回饋對節(jié)能的貢獻很小，但是在工廠中工作的電機往往數(shù)量很多，功率很大，這樣，把這些電機制動轉(zhuǎn)臺的電能都收集起來回饋給電網(wǎng)再進行利用，就能夠節(jié)約很多的能源。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 變頻器選型： 變頻器選型時要確定以下幾點： 1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 2) 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。 3) 變頻器與負載的匹配問題； I.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。 II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。 III.轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 4) 在使用變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。 5) 變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6) 對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 變頻器控制原理圖設(shè)計： 1) 首先確認變頻器的安裝環(huán)境； I.工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為055，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 II. 環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。 III.腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 IV. 振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良?；窗矡犭娋统霈F(xiàn)這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運行一段時間后，應(yīng)對其進行檢查和維護。 V. 電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 2) 變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法； I.變頻器和電機的距離應(yīng)該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。 II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。 III.電機電纜應(yīng)獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應(yīng)避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應(yīng)盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關(guān)的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 IV. 與變頻器有關(guān)的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。 3) 變頻器控制原理圖； I.主回路：電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應(yīng)該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照變頻器的容量進行選擇。可以用變頻器本身的過載保護代替熱繼電器。 II. 控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。 4) 變頻器的接地； 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應(yīng)和動力設(shè)備的接地點分開，不能共地。信號線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。 變頻器控制柜設(shè)計： 信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部：連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產(chǎn)生極強的干擾，因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號線與動力線的徹底分開。 1) 模擬量控制信號線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.75mm2。在接線時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。 2) 為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號線上使用壓線棒端子。 變頻器的運行和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置： 變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。 控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進行靜態(tài)或動態(tài)辨識。 最低運行頻率：即電機運行的最小轉(zhuǎn)速，電機在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。 最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉(zhuǎn)，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。 載波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。 電機參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機銘牌中直接得到。 跳頻：在某個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。 常見故障分析： 1) 過流故障：過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負載發(fā)生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負荷的突變、外加能耗制動元件、進行負荷分配設(shè)計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。 2) 過載故障：過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，電網(wǎng)電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由于機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如后者則要對生產(chǎn)機械進行檢修。 3) 欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運行。1、引言 隨著電氣傳動技術(shù)的發(fā)展，尤其是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，作為大容量傳動的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。高壓電機利用高壓變頻器可以實現(xiàn)無級調(diào)速，滿足生產(chǎn)工藝過程對電機調(diào)速控制的要求，以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，又可大幅度節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。近年來，各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，高壓變頻器到目前為止還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)。根據(jù)高電壓組成方式可分為直接高壓型和高低高型；根據(jù)有無中間直流環(huán)節(jié)可以分為交-交變頻器和交-直-交變頻器；在交直交變頻器中，按中間直流濾波環(huán)節(jié)的不同，可分為電壓源型和電流源型。直接高壓交-直-交變頻器直接輸出高壓，無需輸出變壓，效率高，輸出頻率不受限制，應(yīng)用較為廣泛。評價高壓變頻器的指標主要有成本、可靠性、對電網(wǎng)的諧波污染、輸入功率因數(shù)、輸出諧波、dvdt、共模電壓、系統(tǒng)效率、能否四象限運行等。本文主要從使用高壓變頻器后對電網(wǎng)的諧波污染、功率因數(shù)等方面討論高壓變頻器對電網(wǎng)的影響，并從高壓變頻器的輸出諧波、dvdt、共模電壓等方面討論高壓變頻器對電機的影響。變頻器對電網(wǎng)的影響主要取決于變頻器整流電路的結(jié)構(gòu)和特性。高壓變頻器輸出對電機的影響主要取決于逆變電路的結(jié)構(gòu)和特性。美國的NEMA標準中對電機諧波發(fā)熱、dvdt等方面的相應(yīng)規(guī)定，具體規(guī)定是在MGI-1993的第30節(jié)。 2、高壓變頻器對電網(wǎng)的諧波污染 近年來，高壓變頻器的應(yīng)用越來越廣泛，由于高壓變頻器相對來說容量較大，占整個電網(wǎng)容量的比重較為顯著，所以高壓變頻器對電網(wǎng)的諧波污染問題已經(jīng)不容忽視。許多場合由于采用了輸入諧波電流較高的變頻器，產(chǎn)生了嚴重的諧波污染問題。從本質(zhì)上而言，任何高壓變頻器或多或少會產(chǎn)生輸入諧波電流，只是程度不同而已。解決諧波污染的辦法有二種 一是采取諧波濾波器，對高壓變頻器產(chǎn)生的諧波進行治理，以達到供電部門的要求，也即通常所說的“先污染，后治理”的辦法； 二是采用產(chǎn)生諧波電流小的變頻器，變頻器本身基本上不對電網(wǎng)造成諧波污染，即所謂的“綠色”電力電子產(chǎn)品，從本質(zhì)上解決諧波污染問題。國際上對電網(wǎng)諧波污染控制的標準中，應(yīng)用較為普遍的是IEEE519-1992，我國也有相應(yīng)的諧波控制標準。 12脈沖晶閘管整流電路，整流器由兩組晶閘管整流橋串聯(lián)而成， 分別由輸入變壓器的兩組副邊(星型和三角形，互差30電角度)供電。這種整流電路的優(yōu)點是把整流電路的脈沖數(shù)由6脈沖提高到12脈沖， 帶來的好處是大大降低了5次和7次諧波電流。因為對晶閘管整流電路而言， 諧波電流近似為基波電流的1h倍， h為諧波次數(shù)，h=np1， 其中n是自然數(shù)， p為脈沖數(shù)。12脈沖整流結(jié)構(gòu)總諧波電流失真約為10左右(圖2)。雖然12脈沖整流電路的諧波電流比6脈沖結(jié)構(gòu)大大下降， 但也不能達到IEEE519-1992標準規(guī)定的在電網(wǎng)短路電流小于20倍負載電流時諧波電流失真小于5的要求。因此， 一般也要安裝諧波濾波裝置。采用12脈沖結(jié)構(gòu)還能避免器件的直接串聯(lián)，變壓器也可承受變頻器產(chǎn)生的共模電壓中的絕大部分， 使電機絕緣不受共模電壓的影響。當然， 變壓器也要設(shè)計成為能夠承受原邊和副邊的諧波電流。 晶閘管直流整流電路和二極管整流電路除了6脈沖結(jié)構(gòu)和12脈沖結(jié)構(gòu)外，還可以采取更高脈沖數(shù)的結(jié)構(gòu)，如18脈沖，24脈沖，輸入諧波也會隨著降低，但會導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。 目前，大多數(shù)PWM電壓源型變頻器都采用二極管整流電路，如果整流電路采取全控型電力電子器件的PWM(高壓時一般采用三電平PWM結(jié)構(gòu))控制，其結(jié)構(gòu)與逆變部分基本對稱，則可以做到輸入電流基本為正弦波，諧波成分很低，功率因數(shù)可調(diào)，且能量可雙向流動。當然系統(tǒng)的復(fù)雜和成本也大大增加了。這種雙PWM結(jié)構(gòu)的三電平高壓變頻器預(yù)計在軋機，卷揚機等要求四象限運行和較高動態(tài)性能的場合，會取代傳統(tǒng)的交交變頻器。 在晶閘管電流源型整流電路中，中間直流環(huán)節(jié)的電壓正比于電機線電壓額定值乘以運行點電機實際的功率因數(shù)，再乘以轉(zhuǎn)速百分比。所以，對于風機水泵等平方轉(zhuǎn)矩負載，直流環(huán)節(jié)電壓會隨著轉(zhuǎn)速的下降而很快降低，所以輸入整流電路必須將觸發(fā)角后移，這樣導(dǎo)致輸入功率因數(shù)很快下降。另一個解釋是，由于整流器電流和逆變器電流一般相等，負載所需的無功電流會直接“反射”到電網(wǎng)，導(dǎo)致輸入功率因數(shù)較低。我們也可以從能量轉(zhuǎn)換角度來分析這個問題。 可見普通電流源型變頻器的輸入功率因數(shù)較低，且會隨著轉(zhuǎn)速的下降而降低，為了解決輸入功率因數(shù)較低的問題，往往需要功率因數(shù)補償裝置，同時也起到消除部分諧波電流的作用。功率因數(shù)補償裝置既增加成本和體積，又降低了系統(tǒng)的效率和可靠性。在使用電流源型變頻器的場合，由于存在諧波，在一定的參數(shù)配合下，功率因數(shù)補償電路可能產(chǎn)生并聯(lián)諧振現(xiàn)象，危及電容器本身和附近電氣設(shè)備的安全，因此，并聯(lián)電容組的設(shè)計中必須考慮諧波放大問題。為了抑制諧波放大，通?？刹煞荛_諧振點的方法，即無論是集中補償和分散就地補償?shù)碾娙萜鹘M均要串聯(lián)適當?shù)碾娍蛊鳌?二極管整流電路在整個運行范圍內(nèi)都有較高的功率因數(shù)，基波功率因數(shù)一般可保持在0.95以上(這是指位移因數(shù)，實際功率因數(shù)由于諧波的存在，還必須再乘以基波因數(shù)，會有所下降)，一般也不必設(shè)置功率因數(shù)補償裝置。因為有濾波電容存在，負載所需的無功電流可以通過逆變器由濾波電容提供，所以一般不會反映到整流器輸入側(cè)。由于輸入功率因數(shù)較高，輸入變壓器和整流器只需處理有功電流，有利于提高系統(tǒng)的效率。 采用全控型電力電子器件的PWM型整流電路，其功率因數(shù)可調(diào)，可以做到接近于1，根據(jù)要求，也可做成超前的功率因數(shù)，對電網(wǎng)起到部分無功補償?shù)淖饔?。單元串?lián)多電平PWM變頻器功率因數(shù)較高，在整個調(diào)速范圍內(nèi)可達到0.95以上。屬于“綠色”電力電子產(chǎn)品，但由于其成本相對較高，主要用軋機、卷揚機等要求四象限運行和動態(tài)性能較高的場合。 4、輸出諧波對電機的影響 輸出諧波對電機的影響主要有引起電機附加發(fā)熱，導(dǎo)致電機的額外溫升，電機往往要降額使用；由于輸出波形失真，增加電機的重復(fù)峰值電壓，影響電機絕緣，諧波還會引起電機轉(zhuǎn)矩脈動，噪音增加。 電流源型變頻器種類很多，主要有串聯(lián)二極管式、輸出濾波器換相式、負載換相式(LCI)和GTO-PWM式等。圖4為典型的電流源型變頻器示意圖。普通的電流源型變頻器輸出電流波形和輸入電流波形極為相似，都是120的方波，含有豐富的諧波成分，總諧波電流失真可達到30%左右。為了降低輸出諧波，也有采用輸出12脈沖方案或設(shè)置輸出濾波器，輸出諧波會有較大改善，但系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性也會大大增加。輸出濾波器換相式電流源型變頻器固有的濾波器可以給6脈沖輸出電流中的諧波分量提供通路，所以速度較高時，電機電流波形有所改善。GTO-PWM電流源型變頻器電機電流質(zhì)量的提高主要是通過GTO采用諧波消除的電流PWM開關(guān)模式來實現(xiàn)，但受到GTO開關(guān)頻率上限的限制。 圖4 電流源型變頻器 在PWM電壓源型變頻器中，當輸出電壓較高時，通常采取三電平PWM方式，也稱NPC(Netural Point Clamped中點箝位)方式，整流電路一般采用二極管，逆變部分功率器件采用GTO，IGBT或IGCT。與普通的二電平PWM變頻器相比，由于輸出相電壓電平數(shù)增加到3個，每個電平幅值相對下降，且提高了輸出電壓諧波消除算法的自由度，可使輸出波形質(zhì)量比二電平PWM變頻器有較大的提高。為了減少輸出諧波，希望有較高的開關(guān)頻率，但這樣會導(dǎo)致變頻器損耗增加，效率下降，開關(guān)頻率一般不超過2kHz。如果不加輸出濾波器，三電平變頻器輸出電流總諧波失真可以達到17左右，不能使用普通的異步電機。 普通電流源型變頻器的輸出電流不是正弦波，而是120的方波，因而三相合成磁動勢不是恒速旋轉(zhuǎn)的，而是步進磁動勢，它和基本恒速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁動勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩除了平均轉(zhuǎn)矩以外，還有脈動的分量。轉(zhuǎn)矩脈動的平均值為0，但它會使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不均勻，產(chǎn)生脈動，在電機低速時，還會發(fā)生步進現(xiàn)象，在適當?shù)臈l件下，可能引起電機與負載組成的機械系統(tǒng)的共振。脈動轉(zhuǎn)矩主要是由基波旋轉(zhuǎn)