交流电机的调速方式随着半导体器件及变频器技术的成孰应用,采用静止变频器电源调速方式已成为当今交流调速发展的主流。介于交流电机调速应用的大背景,也使得变频器的调速控制发展较快。由公式n=60f1(1-s)/p可知,改变定子频率可实现调速。而与(基波)频率相关的一个重要参数便是载波频率。
对电压小于500V的变频器,一般都采用交—直—交的主电路,其控制方式亦选用正弦脉宽调制,即SPWM,它的载波频率是可调的,一般从1-15kHz,可方便地进行设置选用。但在实际使用中也需要根据现场的实际情况进行调整,如果设置不当,变可能影响有效的工作状态,因此在变频器使用过程中如何来正确选择变频器的载波频率值亦是重要的事。
变频器的载波频率就是决定逆变器的功率开关器件(如IGBT)的开通与关断的次数,因此,也称开关频率。主要影响以下几方面:
1、载波频率与变频器功耗
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、载波频率与变频器的二次出线(T1,T2,T3)长度
变频器与电机之间配线距离过长时,线路的电压降也要考虑,要依据配线距离将载波频率作相应调整,线路越长,载波要越低。但不同的变频器生产厂家,对应设置亦有区别,如我司所用的台安E310系列变频器:
变频器与电机配线距离 | 50m以下 | 100m以下 | 100m以上 |
容许载波数 | 12kHz | 8kHz | 5kHz |
3、变频器载波频率与干扰关系
与载波频率有关的干扰有两个方面:
电磁辐射
变频器的输出电流中存在着频率和载波频率相同的高次谐波成分,如图1所示。高频电流产生的电磁场具有较强的辐射能力,能够干扰通信设备的正常运行。
静电感应
当其他设备的控制线与变频器的输出线距离较近时,则由于导线间具有分布电容的原因。变频器的高频电压将通过分布电容感应到其他设备的控制线中,如图2所示,从而干扰该设备的正常工作。
综上所述,在实际变频器的应用中,要考虑到电机功率、电机线缆长度及控制接线布线等众多因素,合理设置变频器的载波频率参数,才能使得达到最佳的控制效果。