功率分析仪在变频器输出滤波器设计中的用法

功率分析仪在变频器输出滤波器设计中的用法

变频器就是给异步电机提供调压调频的电源，它一般由整流电路，平波电路，逆变电路组成。其中逆变电路就是通过IGBT管组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，这是变频器的核心部分。逆变电路的输出电压信号是利用脉冲宽度的改变来得到幅值不同的正弦基波电压，也就是我们通常认为的PWM波。波形如下图所示：

从图中可以看出，由于IGBT管的开关频率比较高，会产生大量的干扰高频电磁波，这些干扰高频电磁波会通过空间辐射或者通过供电回路进入整个供电电网，对变频器附近的仪器仪表有很大的干扰。如果处理不好会引起周围的电气设备的失灵或损坏。严重的还会引起电机发热量增加，电机出现剧烈抖动，缩短了电机的寿命；在采用长线电缆的场合，由于电缆终端电压反射而造成电机端过电压，对电机的绝缘性能造成危害，引起绝缘迅速老化导致漏电，严重时还会导致电机绝缘击穿，电缆爆裂。因此，此时需要考虑增加变频器输出滤波器来进行抑制。

一个合适的变频器输出滤波器，可以抑制变频器在逆变过程中产生的高次谐波，防止变频器干扰电机及变频器周围的敏感仪器设备；抑制变频器的输出侧的浪涌电压，减小电机由高频谐波引起的附加转矩；减小电机噪音。

变频器输出滤波器是根据基波压降、电容支路电流和谐波总畸变的工程约束来进行设计的，它需要综合考虑是费用因素、谐波总畸变、电容谐波电流和电感基波压降等因素。所以变频器输出滤波器的设计难度是综合平衡各个参数，去设定一个合适的截止频点，然后进行具体仿真设计。

核心问题就是截止频点的确定，PA6000功率分析仪包含了一个分辨率为1Hz，最高频点到100KHz的FFT频谱分析功能，它还可以人性化的列出前10大谐波频点，方便用户对变频器的输出信号进行频谱分析，如下图所示。

图中的FFT频谱信号是一台基波是40Hz，IGBT开关频率为6KHz的变频器输出电压信号频谱图。如果客户是基于这个频谱图进行变频器的输出滤波器设计的话，那就很轻松了，非常容易的得到变频器输出滤波器所需的截止频点。

PA6000功率分析仪不单单可以进行FFT频谱分析，还可以最多同时显示4路信号的FFT

频谱，可以用于对变频器的三相输出信号进行频谱分析，同时分析输出信号的共模干扰和差模干扰。