變頻計(jì)量

一、兩電平變頻器的輸出電流波形及電壓波形

電流波形接近正弦波，電壓波形為PWM波，圖中較高的毛刺為過沖電壓，縮短電纜，增加dv/dt濾波器等可以降低或消除過沖電壓。

PWM波低次諧波含量較少，諧波主要集中在載波頻率整數(shù)倍附近。

變頻器的基波頻率記為fs；變頻器的載波頻率記為fc；

那么，N=fc/fs就是載波頻率比。

對(duì)于SPWM調(diào)制的三相變頻器中，當(dāng)N為整數(shù)時(shí)，不含N-2次以下的諧波。

假設(shè)fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

且諧波頻率為kfc±m(xù)fs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，變頻器的負(fù)載是電機(jī)，電機(jī)為感性負(fù)載，可以較好的抑制高次諧波，因此，理論上，變頻器的載波頻率比越高，變頻器的輸出電流的諧波含量越少。

二、六脈整流變頻器的輸入電流、電壓波形圖

六脈整流變頻器輸入電流波形含有較大的諧波，其諧波主要為6k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。類似的，12脈整流的輸入電流的諧波主要為12k±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

假設(shè)變頻器未P脈整流，那么，變頻器的輸入電流中，不包含P-1次以下的諧波，其諧波主要為Pk±1次，k為整數(shù)，且k≥1。

三、變壓器空載輸入波形

上圖為單相變壓器的空載輸入波形圖，圖中電流波形畸變較大，根據(jù)其形狀特點(diǎn)，一般稱為“尖頂波”，由右側(cè)頻譜可知，尖頂波的諧波主要為奇次諧波，諧波階數(shù)越高，諧波含量越小。

四、定子疊頻法熱試驗(yàn)的疊頻波

上圖波形包含兩種頻率成分，分別為50Hz和40Hz，50Hz稱為主電源，40Hz稱為副電源。電壓波形中，副電源幅值約為主電源的25%。

由于40Hz副電源的阻抗較低，電流波形中，其相對(duì)含量增大，波形波動(dòng)變大。

ATITAN

ATIAN天濤變頻功率標(biāo)準(zhǔn)源由湖南銀河電氣有限公司、湖南省計(jì)量檢測(cè)研究院和國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合研制，輸出信號(hào)的電壓、電流、相位、頻率可在0～10kV、0～500A、0～360°、5～400Hz范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)設(shè)定，在10%～100%的量程范圍內(nèi)，電壓、電流相對(duì)誤差為0.05%，功率相對(duì)誤差為0.1%，頻率分辨率為0.001Hz，輸出正弦失真度THD<0.5%。實(shí)現(xiàn)了量值范圍的重大突破，基本滿足了各類變頻裝置量值檢測(cè)和校準(zhǔn)的需求，是目前國(guó)內(nèi)外輸出電壓最高、電流最大、頻率范圍最寬、帶載能力和抗電磁干擾能力最強(qiáng)的變頻功率標(biāo)準(zhǔn)源。

ATITAN天濤變頻功率標(biāo)準(zhǔn)源主要技術(shù)指標(biāo)

電壓輸出范圍：0~10kV

電流輸出范圍：0~500A

頻率輸出范圍：5~400Hz

基本準(zhǔn)確度：0.05%

FLUKE6100B

FLUKE6100B電能功率標(biāo)準(zhǔn)源主要技術(shù)指標(biāo)

輸出電壓范圍：0~1008V

電流輸出范圍：0~80A

頻率輸出范圍：16~850Hz

基本準(zhǔn)確度：0.02%

變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量。

1、信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。

2、信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。

變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。

為幫助讀者迅速掌握變頻電量以及與變頻電量測(cè)試與計(jì)量相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，本書采用問答形式，首先介紹變頻電量的基本概念，然后對(duì)與變頻電量測(cè)試與計(jì)量相關(guān)的技術(shù)——電壓測(cè)量技術(shù)、電流測(cè)量技術(shù)、阻抗與功率等其他電學(xué)量測(cè)量技術(shù)、智能測(cè)量技術(shù)——進(jìn)行了全面系統(tǒng)的介紹。在此基礎(chǔ)上，對(duì)典型變頻電量測(cè)試儀器的組成與功能、性能指標(biāo)、工程應(yīng)用、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與裝置等作了簡(jiǎn)明扼要的說明。本書可供從事變頻技術(shù)、變頻電量測(cè)試與計(jì)量技術(shù)等領(lǐng)域相關(guān)的測(cè)試、生產(chǎn)和營(yíng)銷人員以及變頻節(jié)能項(xiàng)目工作人員、客戶等閱讀使用。

變頻器主電路

主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器“。

變頻器整流器

大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。

變頻器平波回路

在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。

變頻器逆變器

同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。

控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。

（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

（2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。

（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。

（4）速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞。