1 引言

　　交-直-交變頻器的中間直流環節如果是用大電容平波通常稱為電壓源型變頻器。如果分開來稱呼，則其后端逆變器部分叫電壓源逆變器(vsi)，產品gb和iec標準也是這種稱呼。其前端整流部分對電網而言是一個諧波源，也就叫電壓型諧波源。與此相對照，交—直—交變頻器的中間直流環節如果用大電感平波就分別稱為電流源型變頻器、電流源逆變器(csi)、電流源型諧波源。之所以要特別區分變頻器為電壓源和電流源兩大類是因為他們的交流輸入電流波形和變頻后輸出的交流電壓和交流電流的波形及性能都有很大的不同。

　　2 電壓源逆變器(vsi)

　　國內應用的低壓變頻器幾乎全是電壓源型，中間直流是用電容平波，直流電壓比較穩定，它的逆變器輸出的電壓波形決定于逆變器的控制和調制方式，大體上可分為兩類電壓波形。?

　　2.1 矩形波電壓輸出

　　如果輸出是雙重的，也可以是“凸”字形電壓波，總之離正弦形相去較遠，也就是說電壓波形中除了基波外，還有許多諧波電壓，至于在這種電壓波形下產生的電流則決定于電動機(還串有一段支線電纜)的阻抗(基波阻抗和諧波阻抗)，輸出的基波電壓分量/基波阻抗可得到基波電流，輸出的諧波電壓分量/諧波阻抗可得到諧波電流，電動機的基波阻抗是感性的，因而其諧波感抗xh為基波感抗x1的h倍(h為各次諧波的諧波次數)，矩形波電壓的諧波電壓分量為基波分量的1/h，因此，輸出矩形波電壓，得到的各次諧波電流為，以5次諧波電流為例約為基波電流的1/25=4%，7次為1/49≈2%，雖然諧波電流成分不大，但對電機仍有一定的負作用。變頻器輸出的諧波成分以諧波電壓危害嚴重，表現為電壓峰值和電壓上升率dv/dt，它威脅著電機的相間絕緣、對地絕緣和匝間絕緣，主要是電機進線處的頭幾匝，對高壓電動機這個問題更為突出，這在文獻[1]中已有論述。

　　矩形波或“凸”字形波電壓輸出的變頻器現已少見。

　　2.2 pwm調制波電壓輸出

　　這是現今最大量變頻器(無論是低壓或高壓變頻器)的輸出電壓波形，由于采用了正弦調制spwm，或其他更好的調制方式，使輸出電壓波形接近正弦波，這是指調制波的包絡線而言的，但每單個調制波的dv/dt更大了，這是因為調制頻率達到上千hz，為減少電力電子器件的損耗和發熱，采用的是高速通斷器件。不但每次的dv/dt更大，而且是反復加上dv/dt。由于行波現象，加到電機端上的電壓峰值也更高(不超過直流中間電壓的2倍)。至于輸出的電流波形和上一節輸出的矩形波電流相比，則諧波電流分量更小，電流波形相對更接近正弦波，這也就是為什么要采用pwm調制的理由。但du/dt和電壓峰值的威脅仍然存在，還更嚴重。此外還有許多對電機不利的影響如軸電流等。

　　2.3 對策

　　欲減少變頻器輸出中含有的浪涌的嚴重程度，在一定的條件下，可采取對策(連同其效果)如下：(詳見iec標準[1])

　　(1) 改變電動機電纜的長度和將電纜接地，這將改變電動機端上的浪涌幅值，雖然此措施常常是困難的或不實際的。

　　(2)采用有較高介質損耗的電纜(例如丁基橡膠或油紙絕緣)。采用鐵材屏蔽的特種電纜也行。這些辦法將減少振蕩并改善電磁兼容(emc)性能。

　　(3) 如果相—地之間出現問題，可對接地配置加以改變。

　　(4) 裝設輸出電抗器，可增加峰值上升時間，它和電纜電容的聯合作用將減少行波峰值電壓。此時要考慮增加了電抗上的電壓降。

　　(5) 裝設輸出dv/dt濾波器，可顯著增加峰值上升時間。采用此措施可增加電纜長度。

　　(6)裝設輸出正弦波濾波器，可增加峰值上升時間。采用此方案的可能性決定于對象所要求的特性，特別是調速范圍與動態性能，它有兩種類型，類型i能同時減少相—相間和相—地間的電壓應力;而類型ⅱ只能減少相—相間電壓應力。此外這種濾波器可減少emc干擾和電動機的附加損耗和噪音，而且用了類型i濾波器后就可以采用標準的非屏蔽電纜。

　　(7) 在電動機端附近裝設終端單元可抑制電動機端口的過電壓。

　　(8) 降低每步脈沖的電壓幅度，例如采用三電平或多電平變流器。