變頻器重點技術(shù)的開發(fā)現(xiàn)狀

變頻器的高效率化和功率密度的提高是十分必要的，但SiC 功率模塊目前仍存在批量化生產(chǎn)中一些急待解決的技術(shù)課題。

3.2 環(huán)境協(xié)調(diào)技術(shù)

現(xiàn)在的PWM 變頻器，在克服電源高次諧波及EMI 等對周邊環(huán)境的影響，以滿足用戶要求方面還存在一些問題。今后的變頻器應解決電磁環(huán)境的課題，使變頻器不對外圍設備造成不利影響。

PWM 變頻器需要解決的研究課題有：

(1)由電源高次諧波，共模式(Common-mode)電流，傳導與放射噪音導致的周邊機器的誤動作;

(2)由電動機浪涌電壓導致的電機絕緣劣化;

(3)由軸電流導致的電動機軸承損壞等。

電源高次諧波產(chǎn)生的原因是：電容輸入型整流回路的輸入電流為脈沖電流，結(jié)果在電源側(cè)就形成了含大量高次諧波成分的電流。共模式電流是因產(chǎn)生的共模式電壓通過電動機的電纜及寄生電容而流過的電流，這也是傳導噪音的形成主因。

電動機的浪涌電壓則是：變頻器和電動機因連結(jié)電纜分布電路所產(chǎn)生電壓波形的共振。電動機端子上會出現(xiàn)尖峰信號，其峰值電壓將引起電動機線卷的局部放電。

起因于PWM變頻器的軸承損壞原因是：在加有軸電壓的電動機軸承上，因電氣放電形成的軸電流而導致?lián)p壞。這一軸電壓是由變頻器輸出的共模電壓，經(jīng)電動機各部的雜散電容分壓出來的，軸電流的大小則取決于軸電壓的高低或開關(guān)器件

dv/dt的大小。

為了解決這些課題，如圖12 所示開發(fā)了濾波器電路。這是與矩陣式變換器組合的例子，也可以與變頻器組合。濾波器回路包括：配置于矩陣變換器輸出的標準模塊濾波器和共模式濾波器，以及配置于輸入側(cè)的EMI(電磁干擾)濾波器。其中，標準模塊濾波器能將輸出的PWM(脈寬調(diào)制)波形變成正弦波，解決了微浪涌的問題。而共模式濾波器能抑制輸出的共模成分，故能減小高頻的泄漏電流。由于軸電流的減小則可避免軸承的損壞。同時，因為共模式濾波器能抑制輸出共模成分，輸入側(cè)EMI 濾波器可大幅度減小尺寸(小型化)，EMI濾波器旨在減小端子電壓降低噪音;而且，EMI 濾波器的接地電容能達到極小化。一方面降低了發(fā)生觸電事故危險的基波泄漏電流，一方面能清除端子雜音電壓的超標值。圖12為與原來PWM的波形對比，利用現(xiàn)在開發(fā)的濾波器能成功解決上述的諸項研究課題的矩陣式變換器。