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CHNOLOGYlNFORMATO【N 动力与 电气工程 基于实践的高压变频器输出谐波对电动机的影响研究 刘喜 龙 (山西焦煤集团五麟煤焦开发有限公司 山西汾阳 032200) 摘 要：本文基于笔者 多年从事变频器的相关研究，以变频器对电动机有直接的影响为主要研究对象。分析探讨 了高压变频器对电动机 的影响及解决办法。全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。 关键词：高压变频器 输出谐波 输出du／d[ 电动机 影响 中图分类号：TM7 文献标识码 ：A 文章编号：1672-3791(201O)02(a)-O110-01 目前，高压变频器没有统一的电路拓 善 ，由于5次和7次谐波基本抵消 ，6倍频率 元所用IGBT开通时电压上升时间为0．3us， 扑结构 ，由于变频器对 电动机 的影 响主要 脉动转矩大大降低 ，剩下的主要为l2倍频 du／dt约为3000V／us，MGI标准允许的范围 取决于变频器逆变电路的结构和特性。因 率的脉动转矩 ，总的转矩脉动明显降低。脉 为1US内从10％的相 电I_E峰值变换到90％的 而，不同电路拓扑结构的变频器对电动机 动转矩在低速时对 电动机转速 的影响尤为 相 电压峰值 ，对6kV电动机而 言 ，约为 的影响也是不 同的。 明显 。对三相 电动机而言 ，由于6n±1次谐 3919V／us。所以说这类变频器输 出du／dt 波存在 ，产生 的电磁转矩为。 很低 ，使得电动机绝缘不会受到影响，町以 1输出谐波对电动机的影响 电动机的转速脉动有以下规律 ：转速 使用普通的异步电动机 。 输 出谐波对 电动机的影响主要有谐波 脉动频率分别为 电动机基波角频率∞，的6n 引起 电动机 附加发热 、导致 电动机额外温 倍 ，其幅值与变频器输 出的基波角频率 3 共模电压和轴电流对电动机的影响 升 ，电动机要降容使用 ；由于输 出波形失 (或频率f)成反 比，即输 出频率(或电动机转 共模电压 (也 叫零序电压)，是指电动机 真 ，增加 电动机的重复峰值 电压 ，影响 电动 速)越低 ，转速波动越大 ，也就是说，电动机 定子绕组 的中心点和地之间的电压。 机绝缘 ；同时，谐波还会引起 电动机转矩脉 在低速运行情况下 ，为了使转速波动量维 电流源型变频器逆变器的工作原理与 动、噪声增加。高次谐波引起 的损耗增加主 持在 同一水平 ，对输 出谐波抑制 的要求更 整流器大致相 同，因此逆变器输入直流 中 要表现在定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗 高 。转速脉动幅值与变频器输 出的谐波次 心对 电动机 中心点的 电压EmN波形 与 以及附加损耗 的增加。其 中影响最为显著 数n成反比，即低次谐波所引起的转速脉动 UmG波形大致相同，只是EmN和UmG的频 的是转子铜损耗 ， 为电动机转子是 以接 比高次谐波的影响更大。所以，要使 电动机 率不 一样 ，随着变频器输 出频率的变化而 近基波频率旋转速度旋转的，因此对于高 的转速脉动较小 ，首先要消除或抑制变频 变化。由于输 出频率一般不等于电网频率 ， 次谐波 电压来说，转子总是任转差率接近 1 器输 出的低次谐波 ，采用 高频PWM方法 ， 且它们 的频率不断变化 ，所以共模 电压 的状态下旋转 ，所以转子铜损耗较大 ，而且 将输 出谐波往高频推移 ，不失为减少转速 UNG：UMg—EmN可以在某个时刻达到最 在这种情况下，除了直流 电阻引起的铜损 脉动的有效办法 。三 电平变频器在不采用 大值。南于gmNf[IUmG的最大值都可以达 耗外 ，还必须考虑 由于肌肤效应所产生 的 输 出滤波器时 ，也会产生较大的转矩脉动 ， 到额定相电压峰值的50％，所以共模电压最 实际阻抗增加而引起的铜损耗 。 采用输 出滤波器后，转矩脉动可大大降低。 大可按近相电压的峰值 ，如果 电源 的中心 普通的电流源型变频器输 出电流波形