1 引言

　　由于世界各國電網(wǎng)指標(biāo)不統(tǒng)一，出口電器廠商需要電源模擬不同國家的電網(wǎng)狀況,，為工程師在設(shè)計(jì)開發(fā),、生產(chǎn)線測試及品保的產(chǎn)品檢測、壽命,、過高壓/低壓模擬測試等應(yīng)用中提供純凈可靠的,、低諧波失真、高穩(wěn)定的頻率和穩(wěn)壓率的正弦波電力輸出,。然而,，在實(shí)驗(yàn)室采用變頻器調(diào)節(jié)時(shí)，給測試帶來了極大的困難,，振動(dòng)增大,、電磁噪音增大、溫升提高,、測試儀表無法正常工作等問題凸顯,，因此，能提供純凈正弦波輸出的變頻電源就成為實(shí)驗(yàn)室*的設(shè)備,。

2 變頻器的應(yīng)用

　　當(dāng)今變頻器產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展,，變頻器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模日趨壯大。交流變頻器自20世紀(jì)60年代問世后,，80年代就在工業(yè)化國家廣泛使用,，進(jìn)入90年代，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),，變頻器的應(yīng)用越來越普及,。

　　變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上,。為了保證生產(chǎn)的可靠性,，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量,。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外,，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi),。

　　同時(shí),，風(fēng)機(jī)、泵在使用變頻調(diào)速后,，可以控制電機(jī)的啟動(dòng)電流,，降低電力線路電壓波動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低,，具有可控的加速功能,、運(yùn)行速度和轉(zhuǎn)矩極限，具備減速停車,、自由停車,、減速停車+直流制動(dòng)等受控的停止方式，能大幅降低能耗,，節(jié)約了齒輪箱等機(jī)械傳動(dòng)部件,。

3 變頻器在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用時(shí)帶來的問題

　　隨著出口產(chǎn)品的增長，世界各地電壓等級(jí),、頻率各異,，其它國家和地區(qū)的工頻以60hz居多，電壓又有400v,、415v的區(qū)別,，由于對(duì)變頻器技術(shù)的相關(guān)知識(shí)掌握得較少，對(duì)變頻器電氣特性的測定方法掌握得不夠全面,，開始我們采用變頻器提供所需的60hz電源,，在測試過程中發(fā)現(xiàn)了諸多問題：

　　（1）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電壓變化,。輸出60hz電源時(shí),，電機(jī)轉(zhuǎn)速并不是50hz時(shí)的1.2倍，將輸入側(cè)的電壓調(diào)整為380v時(shí),，輸出側(cè)的電壓和輸入測的電壓不同,，差異較大。這是因?yàn)樽冾l器是采用逆變技術(shù)的,，通用的變頻器都是變頻變壓（vvvf）,，頻率發(fā)生變化，電壓也會(huì)成正比發(fā)生變化,，如圖1所示,。

　　（2）電機(jī)運(yùn)行電磁噪音增加,。變頻器輸出的是矩形波電壓,，存在高頻分量,，因此電機(jī)會(huì)產(chǎn)生刺耳的高頻噪音，該噪音明顯大于風(fēng)機(jī)的噪音,，給噪音測量帶來了難題,。

　　（3）電機(jī)溫升升高,。變頻器輸出電壓波形不是正弦波,，而是畸形波，在額定扭矩下的電機(jī)電流比工頻時(shí)要多出約10%左右,，所以溫升比工頻時(shí)略有提高（低次電流諧波使銅損增大,，高次諧波使鐵損增大），給電機(jī)溫升試驗(yàn)帶來不便,，使得溫升試驗(yàn)結(jié)果偏差較大,。

　　（4）普通電磁,、數(shù)字測試儀表失靈,。變頻器的輸入電流和輸出電流中都有頻率較高的高次諧波成分,，高次諧波電流所產(chǎn)生的電磁場具有輻射能力,，使其他設(shè)備（尤其是通信設(shè)備）因接收到電磁波信號(hào)而受到干擾，使得電磁式儀表,、數(shù)字式儀表都不能用來直接測量交流電壓和電流,，必須采用整流式儀表才能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測量。

　　針對(duì)出現(xiàn)的問題,，我們和變頻器廠家的工程師進(jìn)行了多次討論和分析,，對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行了合理地調(diào)整，通過調(diào)整載波頻率來減小電磁噪音,、降低電機(jī)溫升,，然而，電磁噪音和電機(jī)溫升在載波頻率面前是一對(duì)矛盾體,，無法達(dá)到全部減小甚至消失的效果,。

4 變頻器和變頻電源的區(qū)別

　　為了解決使用變頻器時(shí)的噪聲、溫升,、測試等問題,，就必須仔細(xì)分析變頻器的工作原理，盡量將影響降到zui低,。在學(xué)習(xí),、分析的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了更為理想的實(shí)驗(yàn)室電源設(shè)備-變頻電源,。下面對(duì)比變頻器和變頻電源的原理及區(qū)別,，以方便工程技術(shù)人員進(jìn)行合理的選擇,，在選擇變頻設(shè)備時(shí)少走彎路。

　　變頻器是可以改變頻率和電壓的電源,。變頻器是由交流-直流-交流（調(diào)制波）等電路構(gòu)成的,，將電網(wǎng)三相交流電經(jīng)過三相橋式整流成脈動(dòng)直流，再通過電解電容和電感濾波成平滑直流,，zui后通過逆變器,，逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電。變頻器標(biāo)準(zhǔn)叫法為變頻調(diào)速器,。

　　變頻器的輸入電路是三相交流電源經(jīng)全波整流后向?yàn)V波電容器充電的電路,，輸入電流總是出現(xiàn)在電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波形式,，如圖2所示,，變頻器的輸出電路是把直流變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相調(diào)制交流電壓的逆變橋電路，其輸出電壓波形是正弦調(diào)制spwm波,，如圖3所示,。

　　高次諧波電流在線路上所造成諧波壓降，引起電網(wǎng)電壓波形畸變,，這個(gè)畸變影響到其它負(fù)載,，導(dǎo)致用電設(shè)備效率降低，噪音增大,，甚至在一些設(shè)備里發(fā)生共振,，導(dǎo)致設(shè)備過熱，還會(huì)給儀表裝置和電訊設(shè)備帶來嚴(yán)重的電磁干擾,，給測試裝置的精度及數(shù)據(jù)的可靠性帶來了嚴(yán)重的后果,。因此，我們需要尋找替代變頻器的更為精密的電源裝置,，變頻電源就是十分合適的選擇,。

變頻電源是將工業(yè)電網(wǎng)中的交流電經(jīng)過ac-dc-ac變換，輸出為純凈的正弦波,，輸出頻率和電壓一定范圍內(nèi)可調(diào),。它有別于用于電機(jī)調(diào)速用的變頻器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源,。理想的交流電源的特點(diǎn)是頻率穩(wěn)定,、電壓穩(wěn)定、內(nèi)阻等于零,、電壓波形為純正弦波（無失真）,。變頻電源十分接近于理想交流電源，輸出相位偏差在±2°內(nèi),，頻率穩(wěn)定率≤0.01%,，負(fù)載穩(wěn)壓率在±0.5%范圍內(nèi),，波形失真度≤2%（阻性負(fù)載），反應(yīng)時(shí)間zui大值為2ms,，效率≥85%,，帶有輸入、輸出無熔絲開關(guān),，電子電路快速偵測過電壓,、過電流、過載,、過高溫＆短路并自動(dòng)跳脫保護(hù)及告警等保護(hù)裝置,。因此，先進(jìn)發(fā)達(dá)國家越來越多地將變頻電源用作標(biāo)準(zhǔn)供電電源,，以便為用電器提供*良的供電環(huán)境,，便于客觀考核用電器的技術(shù)性能。

　　變頻電源可以帶載各種阻抗特性的負(fù)載,，包括電感類,、電阻類、整流類常見負(fù)載,，需引起重視的是負(fù)載類型不同,，所需變頻電源的功率容量有很大不同。

　　電源容量選擇方法：

　　阻性：電源容量 = 1.1×負(fù)載功率

　　感性：電源容量 =負(fù)載啟動(dòng)電流/負(fù)載額定電流×負(fù)載功率

　　整流：電源容量 = 負(fù)載電流波峰系數(shù)/1.5×負(fù)載功率

　　混合型：請按照不同負(fù)載所占比例適當(dāng)選取

　　注：對(duì)于冰箱,、空調(diào)之類的感性負(fù)載,，應(yīng)按照啟動(dòng)功率來選擇電源容量,。啟動(dòng)功率一般為額定功率的5-7倍,。

　　通過選擇合理的變頻電源，就能模擬世界各地的電壓,、頻率,，獲得可靠的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，對(duì)于使用zui為普遍的電機(jī)而言,，要按照感性負(fù)載進(jìn)行選擇,。我廠使用的電機(jī)zui大功率為3kw，啟動(dòng)電流約為額定電流的3倍,，因此選擇15kva的電源容量已經(jīng)足夠,。當(dāng)然，變頻器和變頻電源的價(jià)格也不在一個(gè)數(shù)量級(jí),，變頻電源的價(jià)格約為變頻器的10倍,。

5 結(jié)束語

　　通過對(duì)變頻器和變頻電源原理的研究和分析，掌握了變頻器和變頻電源的輸出電源特性,，了解了實(shí)驗(yàn)室使用變頻器所帶來的諸多問題,，為實(shí)驗(yàn)室選擇合理的變頻電源裝置提供了依據(jù),，特別是對(duì)電氣知識(shí)掌握較少的機(jī)械類工程技術(shù)人員來說，合理選擇實(shí)驗(yàn)室電源裝置,，才能對(duì)產(chǎn)品性能檢測,、型式試驗(yàn)提供保證，才能使產(chǎn)品在世界各地暢通無阻,。