大功率變頻電源輸出特性和實驗分析

3．4 非線性負載實驗及分析

把圖1的負載換成額定電壓為800V，額定電流為20A的整流橋作為非線性負載，變頻器輸出電壓為300V，檢查一切接線均無問題后，開始實驗，實驗情況如下：

1）整流橋輸出電壓波形，如圖7所示，其理論值為515V，觀察波形，實驗值為520V，相差不大，實驗效果還可以；

圖7 整流橋輸出電壓波形

2）變壓器輸出電壓波形，如圖8所示。用頻譜分析儀觀察諧波分布，發(fā)現(xiàn)諧波比較厲害，其中300Hz的諧波最厲害，與60Hz基波相差20.6dB;120Hz，240Hz，1.2kHz，4kHz，8kHz諧波也較厲害，其中4kHz的諧波與基波相差28.8dB，8kHz的諧波與基波相差34dB；

圖8 非線性負載下變壓器的輸出電壓波形

3）嘗試把濾波電容由1．5μF變?yōu)?μF，發(fā)現(xiàn)高頻部分諧波有所減小，波形更接近正弦波；

4）再把濾波電感由7mH變?yōu)?0mH，發(fā)現(xiàn)諧波分布無明顯變化。

3．5 實驗結果總結

在綜合分析了上述實驗波形及數(shù)據(jù)后，總結如下：

1）當變頻器輸出頻率設定為60Hz時，變頻電源在各種性質(zhì)的負載下輸出頻率也為60Hz，波動很小，符合設計要求；

2）在純阻性負載情況下，變頻器輸出電壓設定為300V，變頻電源輸出電壓峰值為540V，在510V

～564V的范圍內(nèi)（理論值的波動在±5％范圍內(nèi)）；

3）在感性負載情況下，由于所用電感的漆包線比較細，承受電流比較小，最多3A，因此，把變頻器輸出電壓調(diào)節(jié)為230V，此時變頻電源輸出電壓峰值為420V，照此推論，如果變頻器輸出電壓為300V，則變頻電源輸出電壓峰值為549V，也在510V～564V的范圍內(nèi)，滿足要求；

4）在容性負載情況下，當電阻與電容串聯(lián)時，變頻器輸出電壓為298.4V，變頻電源輸出電壓峰值為530V；當電阻與電容并聯(lián)時，變頻器輸出電壓為303V，變頻電源輸出電壓峰值為540V；

5）在非線性負載情況下，變頻器輸出電壓仍然設定為300V，此時變頻電源輸出電壓峰值為530V，也在510V～564V的范圍內(nèi)，同樣滿足要求。

4 結語

本次實驗的目的是想做一個大功率變頻電源,它應該能在各種性質(zhì)的負載下，輸出穩(wěn)定的電壓和頻率，電壓波動在±5％之內(nèi)，即如果設定變頻器輸出線電壓為300V，變壓器輸出線電壓峰值應該在510V～564V的范圍內(nèi)變化。由于實驗設備及元器件的局限性，本次實驗并沒有完全達到理想的效果，各種負載下的功率并沒有達到期望的7500W（每相2500W）。但是，在充分利用已有設備的前提下，還是得到了比較滿意的結果，除了容性負載以外，其他負載下的輸出電壓都比較穩(wěn)定，基本上都在510V～564V范圍內(nèi)變化，并且除了非線性負載外（非線性負載因其自身輸出電流不連續(xù)的特點，決定了其諧波分布必定比較厲害，用LC濾波無法很好地達到理想效果），濾波效果都非常好，基本控制在3％～5％之內(nèi)。