PWM調(diào)制技術(shù)下的陰影：諧波

　　PWM調(diào)制技術(shù)可以說(shuō)是電機(jī)行業(yè)的一項(xiàng)革命，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)異步電機(jī)和直流電機(jī)無(wú)法控制運(yùn)行工況的短板，避免出現(xiàn)“大牛拉小車”的情況而造成的能源浪費(fèi)。像應(yīng)用非常廣泛的“變頻器+電機(jī)”的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合，相較于直接使用異步電機(jī)的方案，能節(jié)約30%以上的能源，因此廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵類等工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。

　　但PWM調(diào)制作為變頻器的核心技術(shù)，它存在一個(gè)問(wèn)題：隨著用戶對(duì)變頻器效率提升的要求，目前變頻器的PWM調(diào)制載波頻率從現(xiàn)在的幾KHz到上百KHz，在往更高的頻率在發(fā)展，大量使用IGBT管等開(kāi)關(guān)技術(shù)的同時(shí)不可避免的讓諧波問(wèn)題越發(fā)的嚴(yán)重。

　　而這些由變頻器在PWM調(diào)制時(shí)所產(chǎn)生的諧波電流、電壓，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的供電波形畸變，讓其運(yùn)行在非正弦的電壓、電流下，引起電機(jī)的定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗或鋁耗、鐵耗和附加損耗的增加。這些損耗都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的額外發(fā)熱，并使電機(jī)的效率降低，輸出功率減少，造成一定能能源浪費(fèi)。像普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，若使用變頻器的非正弦信號(hào)進(jìn)行供電，一般溫升會(huì)增加10%~20%左右。

　　因此對(duì)于變頻器廠家來(lái)說(shuō)，變頻器的輸出諧波是一個(gè)必須關(guān)注的項(xiàng)目。尤其雖然變頻電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的日漸成熟，越來(lái)越多的電機(jī)廠家開(kāi)始自發(fā)地研究設(shè)計(jì)配套電機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)器，那么其在研發(fā)過(guò)程中，就必須在電機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)變頻器進(jìn)行諧波分析。

　　過(guò)去電機(jī)的性能測(cè)試基本上都是在測(cè)功機(jī)上進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)電機(jī)進(jìn)行加機(jī)械負(fù)載的方式來(lái)模擬實(shí)際工況，采集電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。變頻器的諧波分析其實(shí)也一樣道理，需要讓變頻器的負(fù)載電機(jī)運(yùn)行在加載情況下，實(shí)時(shí)使用諧波分析設(shè)備(如功率分析儀)對(duì)電機(jī)的輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這樣測(cè)量出來(lái)的諧波測(cè)試結(jié)果才具備參數(shù)價(jià)值。

　　因此對(duì)于當(dāng)前的變頻電機(jī)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，一款整合了諧波分析儀的電機(jī)測(cè)功系統(tǒng)是比較完美的測(cè)試解決方案，即能進(jìn)行常規(guī)的電機(jī)特性曲線等性能分析，又能對(duì)變頻器進(jìn)行諧波分析處理。廣州致遠(yuǎn)電子的MPT電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)就是這類解決方案的一個(gè)典型例子，它內(nèi)置了致遠(yuǎn)自行設(shè)計(jì)的MDA電機(jī)分析儀，具備功率分析儀的所有分析功能，即可作為測(cè)功系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集終端(采集電壓、電流、轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù))，又提供對(duì)變頻器的輸出信號(hào)進(jìn)行諧波分析、不平衡度分析等功能。