1 引言

　　由于世界各國(guó)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(guó)家的電網(wǎng)狀況,，為工程師在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),、生產(chǎn)線測(cè)試及品保的產(chǎn)品檢測(cè),、壽命,、過(guò)高壓/低壓模擬測(cè)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(cè)試帶來(lái)了極大的困難，振動(dòng)增大,、電磁噪音增大,、溫升提高、測(cè)試儀表無(wú)法正常工作等問(wèn)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(wèn)世后，80年代就在工業(yè)化國(guó)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(lái)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(chē)、自由停車(chē),、減速停車(chē)+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(lái)的問(wèn)題

　　隨著出口產(chǎn)品的增長(zhǎng),，世界各地電壓等級(jí)、頻率各異,，其它國(guó)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(cè)定方法掌握得不夠全面，開(kāi)始我們采用變頻器提供所需的60hz電源,，在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題：

　?。?）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(cè)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,。

　?。?）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(cè)量帶來(lái)了難題,。

　?。?）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(lái)不便，使得溫升試驗(yàn)結(jié)果偏差較大,。

　?。?）普通電磁、數(shù)字測(cè)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(chǎng)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(lái)直接測(cè)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(cè)量,。

　　針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)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(guò)調(diào)整載波頻率來(lái)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(wú)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(cè)試等問(wèn)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(guò)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(guò)三相橋式整流成脈動(dòng)直流,，再通過(guò)電解電容和電感濾波成平滑直流，zui后通過(guò)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(guò)熱,，還會(huì)給儀表裝置和電訊設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾，給測(cè)試裝置的精度及數(shù)據(jù)的可靠性帶來(lái)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(guò)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(wú)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(wú)熔絲開(kāi)關(guān)，電子電路快速偵測(cè)過(guò)電壓,、過(guò)電流,、過(guò)載、過(guò)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(guó)家越來(lái)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(jiàn)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(qǐng)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(lái)選擇電源容量,。啟動(dòng)功率一般為額定功率的5-7倍。

　　通過(guò)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(yǔ)

　　通過(guò)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(lái)的諸多問(wèn)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(lái)說(shuō),，合理選擇實(shí)驗(yàn)室電源裝置，才能對(duì)產(chǎn)品性能檢測(cè),、型式試驗(yàn)提供保證,，才能使產(chǎn)品在世界各地暢通無(wú)阻。