載波頻率

載波頻率

在信號傳輸的過程中,並不是將信號直接進行傳輸,而是將信號負載到一個固定頻率的波上,這個過程稱為載入,這樣的一個固定頻率的波稱為載波頻率。這樣諧波就小,但是干擾相對要大,反之就差,當載波頻率過低時,電機有效轉矩減小,損耗加大,溫度增高的缺點,反之載波頻率過高時,變頻器自身損耗加大,IGBT溫度上升,同時輸出電壓的變化率dv/dt增大,對電動機絕緣影響較大。實際的SPWM波,其載波比不一定為整數,此時,為了降低頻譜泄露,可適當增加傅里葉窗口長度,對多個基波周期的PWM進行傅里葉變換(FFT或DFT)。

基本定義


載波頻率
載波頻率
在信號傳輸的過程中,並不是將信號直接進行傳輸,而是將信號負載到一個固定頻率的波上。這個過程稱為載入,這樣的一個固定頻率的波稱為載波頻率。
嚴格的講,就是把一個較低的信號頻率調製到一個相對較高的頻率上去,這調製低頻信號的較高頻率就叫載波頻率,也叫基頻。

變頻器


變頻器的載波頻率就是決定逆變器的功率開關器件(如:IGBT)的開通與關斷的次數,因此,也稱開關頻率。
它主要影響以下幾方面:
1、功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關,載波頻率提高,功率損耗增大,功率模塊發熱增加,對變頻器不利。
2、載波頻率對變頻器輸出二次電流的波形影響:
當載波頻率高時,電流波形正弦性好,而且平滑。這樣諧波就小,但是干擾相對要大,反之就差,當載波頻率過低時,電機有效轉矩減小,損耗加大,溫度增高的缺點,反之載波頻率過高時,變頻器自身損耗加大,IGBT溫度上升,同時輸出電壓的變化率dv/dt增大,對電動機絕緣影響較大。
載波頻率
載波頻率
假設SPWM波的載波頻率為fc,基波頻率為fs,fc/fs稱為載波比N,對於三相變頻器,當N為3的整數倍時,輸出不含3次諧波及3的整數倍諧波。且諧波集中載波頻率整數倍附近,即諧波次數為:kfc±mfs,k和m為整數。
右圖是基波頻率fs=50Hz,載波頻率fc=3kHz,調製比為0.8的SPWM的波形及頻譜的Matlab模擬圖。
圖中58次諧波和60次諧波的幅值分別為27.8%和27.7%,含量最大的諧波為119次和121次諧波,諧波幅值分別為39.1%和39.3%。即最大諧波在兩倍載波頻率附近。
實際的SPWM波,其載波比不一定為整數,此時,為了降低頻譜泄露,可適當增加傅里葉窗口長度,對多個基波周期的PWM進行傅里葉變換(FFT或DFT)。
3、載波頻率對電動機的噪音的影響:載波頻率越高電動機的噪音相對越小。
4、載波頻率與電動機的發熱:載波頻率高電動機的發熱也相對較小。
徠在實際使用中要綜合以上各點,合理選擇變頻器的載波頻率。一般電動機功率越大,載率選擇得越小。