1 引言

　　由于世界各國電網(wǎng)指標不統(tǒng)一，出口電器廠商需要電源模擬不同國家的電網(wǎng)狀況,，為工程師在設計開發(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,，在實驗室采用變頻器調(diào)節(jié)時，給測試帶來了極大的困難,，振動增大,、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驗室不可缺少的設備,。

2 變頻器的應用

　　當今變頻器產(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60年代問世后，80年代就在工業(yè)化國家廣泛使用,，進入90年代,，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的加強，變頻器的應用越來越普及,。

　　變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上,。為了保證生產(chǎn)的可靠性,，各種生產(chǎn)機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量,。當電機不能在滿負荷下運行時,，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗,，造成電能的浪費,。

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

3 變頻器在實驗室應用時帶來的問題

　　隨著出口產(chǎn)品的增長,，世界各地電壓等級,、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，由于對變頻器技術的相關知識掌握得較少,，對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：

　?。?）風機轉速和電壓變化,。輸出60hz電源時，電機轉速并不是50hz時的1.2倍，將輸入側的電壓調(diào)整為380v時,，輸出側的電壓和輸入測的電壓不同,，差異較大。這是因為變頻器是采用逆變技術的,，通用的變頻器都是變頻變壓（vvvf）,，頻率發(fā)生變化，電壓也會成正比發(fā)生變化,，如圖1所示,。

　　（2）電機運行電磁噪音增加,。變頻器輸出的是矩形波電壓,，存在高頻分量，因此電機會產(chǎn)生刺耳的高頻噪音,，該噪音明顯大于風機的噪音,，給噪音測量帶來了難題。

　?。?）電機溫升升高,。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電流比工頻時要多出約10%左右,，所以溫升比工頻時略有提高（低次電流諧波使銅損增大，高次諧波使鐵損增大）,，給電機溫升試驗帶來不便,，使得溫升試驗結果偏差較大。

　?。?）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,，使其他設備（尤其是通信設備）因接收到電磁波信號而受到干擾，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行較為準確的測量。

　　針對出現(xiàn)的問題,，我們和變頻器廠家的工程師進行了多次討論和分析,，對變頻器的參數(shù)進行了合理地調(diào)整，通過調(diào)整載波頻率來減小電磁噪音,、降低電機溫升,，然而，電磁噪音和電機溫升在載波頻率面前是一對矛盾體，無法達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的噪聲,、溫升、測試等問題,，就必須仔細分析變頻器的工作原理,，盡量將影響降到最低。在學習,、分析的過程中,，我們發(fā)現(xiàn)了更為理想的實驗室電源設備-變頻電源。下面對比變頻器和變頻電源的原理及區(qū)別,，以方便工程技術人員進行合理的選擇，在選擇變頻設備時少走彎路,。

　　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）等電路構成的，將電網(wǎng)三相交流電經(jīng)過三相橋式整流成脈動直流,，再通過電解電容和電感濾波成平滑直流,，最后通過逆變器，逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電,。變頻器標準叫法為變頻調(diào)速器,。

　　變頻器的輸入電路是三相交流電源經(jīng)全波整流后向濾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,，這個畸變影響到其它負載，導致用電設備效率降低,，噪音增大,，甚至在一些設備里發(fā)生共振，導致設備過熱,，還會給儀表裝置和電訊設備帶來嚴重的電磁干擾,，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%,，負載穩(wěn)壓率在±0.5%范圍內(nèi)，波形失真度≤2%（阻性負載）,，反應時間最大值為2ms,，效率≥85%，帶有輸入,、輸出無熔絲開關,，電子電路快速偵測過電壓、過電流,、過載,、過高溫＆短路并自動跳脫保護及告警等保護裝置。因此,，先進發(fā)達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源,，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境，便于客觀考核用電器的技術性能,。

　　變頻電源可以帶載各種阻抗特性的負載,，包括電感類、電阻類,、整流類常見負載,，需引起重視的是負載類型不同，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×負載功率

　　感性：電源容量 =負載啟動電流/負載額定電流×負載功率

　　整流：電源容量 = 負載電流波峰系數(shù)/1.5×負載功率

　　混合型：請按照不同負載所占比例適當選取

　　注：對于冰箱,、空調(diào)之類的感性負載，應按照啟動功率來選擇電源容量,。啟動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,，獲得可靠的實驗室數(shù)據(jù),，對于使用最為普遍的電機而言，要按照感性負載進行選擇,。我廠使用的電機最大功率為3kw,，啟動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,。當然,，變頻器和變頻電源的價格也不在一個數(shù)量級，變頻電源的價格約為變頻器的10倍,。

5 結束語

　　通過對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，了解了實驗室使用變頻器所帶來的諸多問題,，為實驗室選擇合理的變頻電源裝置提供了依據(jù),，特別是對電氣知識掌握較少的機械類工程技術人員來說，合理選擇實驗室電源裝置,，才能對產(chǎn)品性能檢測,、型式試驗提供保證，才能使產(chǎn)品在世界各地暢通無阻,。