风机测试中变频电源的研究

　　1 引言

　　在实验室采用变频器调节时，给测试带来了极大的困难，振动增大、电磁噪音增大、温升提高、测试仪表无法正常工作等问题凸显，因此，能提供纯净正弦波输出的变频电源就成为实验室不可缺少的设备。

　　2 变频器的应用

　　变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。

　　同时，风机、泵在使用变频调速后，可以控制电机的启动电流，降低电力线路电压波动，启动时需要的功率更低，具有可控的加速功能、运行速度和转矩极限，具备减速停车、自由停车、减速停车+直流制动等受控的停止方式，能大幅降低能耗，节约了齿轮箱等机械传动部件。

　　3 变频器在实验室应用时带来的问题

　　随着出口产品的增长，世界各地电压等级、频率各异，其它国家和地区的工频以60hz居多，电压又有400v、415v的区别，由于对变频器技术的相关知识掌握得较少，对变频器电气特性的测定方法掌握得不够全面，开始我们采用变频器提供所需的60hz电源，在测试过程中发现了诸多问题：

　　(1)风机转速和电压变化。输出60hz电源时，电机转速并不是50hz时的1.2倍，将输入侧的电压调整为380v时，输出侧的电压和输入测的电压不同，差异较大。这是因为变频器是采用逆变技术的，通用的变频器都是变频变压(vvvf)，频率发生变化，电压也会成正比发生变化，如图1所示。

　　(2)电机运行电磁噪音增加。变频器输出的是矩形波电压，存在高频分量，因此电机会产生刺耳的高频噪音，该噪音明显大于风机的噪音，给噪音测量带来了难题。

　　(3)电机温升升高。变频器输出电压波形不是正弦波，而是畸形波，在额定扭矩下的电机电流比工频时要多出约10%左右，所以温升比工频时略有提高(低次电流谐波使铜损增大，高次谐波使铁损增大)，给电机温升试验带来不便，使得温升试验结果偏差较大。

　　(4)普通电磁、数字测试仪表失灵。变频器的输入电流和输出电流中都有频率较高的高次谐波成分，高次谐波电流所产生的电磁场具有辐射能力，使其他设备(尤其是通信设备)因接收到电磁波信号而受到干扰，使得电磁式仪表、数字式仪表都不能用来直接测量交流电压和电流，必须采用整流式仪表才能进行较为准确的测量。

　　针对出现的问题，我们和变频器厂家的工程师进行了多次讨论和分析，对变频器的参数进行了合理地调整，通过调整载波频率来减小电磁噪音、降低电机温升，然而，电磁噪音和电机温升在载波频率面前是一对矛盾体，无法达到全部减小甚至消失的效果。

　　4 变频器和变频电源的区别

　　为了解决使用变频器时的噪声、温升、测试等问题，就必须仔细分析变频器的工作原理，尽量将影响降到最低。在学习、分析的过程中，我们发现了更为理想的实验室电源设备-变频电源。下面对比变频器和变频电源的原理及区别，以方便工程技术人员进行合理的选择，在选择变频设备时少走弯路。

　　变频器是可以改变频率和电压的电源。变频器是由交流-直流-交流(调制波)等电路构成的，将电网三相交流电经过三相桥式整流成脉动直流，再通过电解电容和电感滤波成平滑直流，最后通过逆变器，逆变成电压和频率可调的三相交流电。变频器标准叫法为变频调速器。