PWM調制技術(shù)下的陰影：諧波

　　PWM調制技術(shù)可以說(shuō)是電機行業(yè)的一項革命，它彌補了傳統異步電機和直流電機無(wú)法控制運行工況的短板，避免出現“大牛拉小車(chē)”的情況而造成的能源浪費。像應用非常廣泛的“變頻器+電機”的驅動(dòng)系統組合，相較于直接使用異步電機的方案，能節約30%以上的能源，因此廣泛應用于風(fēng)機、泵類(lèi)等工業(yè)設備領(lǐng)域。

　　但PWM調制作為變頻器的核心技術(shù)，它存在一個(gè)問(wèn)題：隨著(zhù)用戶(hù)對變頻器效率提升的要求，目前變頻器的PWM調制載波頻率從現在的幾KHz到上百KHz，在往更高的頻率在發(fā)展，大量使用IGBT管等開(kāi)關(guān)技術(shù)的同時(shí)不可避免的讓諧波問(wèn)題越發(fā)的嚴重。

　　而這些由變頻器在PWM調制時(shí)所產(chǎn)生的諧波電流、電壓，會(huì )導致電機的供電波形畸變，讓其運行在非正弦的電壓、電流下，引起電機的定子銅耗、轉子銅耗或鋁耗、鐵耗和附加損耗的增加。這些損耗都會(huì )導致電機的額外發(fā)熱，并使電機的效率降低，輸出功率減少，造成一定能能源浪費。像普通的三相異步電動(dòng)機，若使用變頻器的非正弦信號進(jìn)行供電，一般溫升會(huì )增加10%~20%左右。

　　因此對于變頻器廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，變頻器的輸出諧波是一個(gè)必須關(guān)注的項目。尤其雖然變頻電機系統應用的日漸成熟，越來(lái)越多的電機廠(chǎng)家開(kāi)始自發(fā)地研究設計配套電機的變頻驅動(dòng)器，那么其在研發(fā)過(guò)程中，就必須在電機運行時(shí)對變頻器進(jìn)行諧波分析。

　　過(guò)去電機的性能測試基本上都是在測功機上進(jìn)行的，通過(guò)對電機進(jìn)行加機械負載的方式來(lái)模擬實(shí)際工況，采集電機的運行參數。變頻器的諧波分析其實(shí)也一樣道理，需要讓變頻器的負載電機運行在加載情況下，實(shí)時(shí)使用諧波分析設備(如功率分析儀)對電機的輸入信號進(jìn)行數據采集，這樣測量出來(lái)的諧波測試結果才具備參數價(jià)值。

　　因此對于當前的變頻電機設計者來(lái)說(shuō)，一款整合了諧波分析儀的電機測功系統是比較完美的測試解決方案，即能進(jìn)行常規的電機特性曲線(xiàn)等性能分析，又能對變頻器進(jìn)行諧波分析處理。廣州致遠電子的MPT電機測試系統就是這類(lèi)解決方案的一個(gè)典型例子，它內置了致遠自行設計的MDA電機分析儀，具備功率分析儀的所有分析功能，即可作為測功系統中的數據采集終端(采集電壓、電流、轉速、扭矩等參數)，又提供對變頻器的輸出信號進(jìn)行諧波分析、不平衡度分析等功能。