變頻器重點(diǎn)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(duì)周邊環(huán)境的影響，以滿足用戶要求方面還存在一些問(wèn)題。今后的變頻器應(yīng)解決電磁環(huán)境的課題，使變頻器不對(duì)外圍設(shè)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(dǎo)與放射噪音導(dǎo)致的周邊機(jī)器的誤動(dòng)作;

(2)由電動(dòng)機(jī)浪涌電壓導(dǎo)致的電機(jī)絕緣劣化;

(3)由軸電流導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)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(guò)電動(dòng)機(jī)的電纜及寄生電容而流過(guò)的電流，這也是傳導(dǎo)噪音的形成主因。

電動(dòng)機(jī)的浪涌電壓則是：變頻器和電動(dòng)機(jī)因連結(jié)電纜分布電路所產(chǎn)生電壓波形的共振。電動(dòng)機(jī)端子上會(huì)出現(xiàn)尖峰信號(hào)，其峰值電壓將引起電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸承上，因電氣放電形成的軸電流而導(dǎo)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(dòng)機(jī)各部的雜散電容分壓出來(lái)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(wèn)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(shí)，因?yàn)楣材Ｊ綖V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(dá)到極小化。一方面降低了發(fā)生觸電事故危險(xiǎn)的基波泄漏電流，一方面能清除端子雜音電壓的超標(biāo)值。圖12為與原來(lái)PWM的波形對(duì)比，利用現(xiàn)在開發(fā)的濾波器能成功解決上述的諸項(xiàng)研究課題的矩陣式變換器。