前面在讲变频器的输出电压的时候,我们知道,变频器PWM输出的电压是“方波”,而不是光滑的正弦波。只是通过PWM输出的方法“等效”正弦波。 等效就意味着,它不是“正弦波”。 举个例子:我手上拿着一张10美元的纸币去一个超市里付65元人民币的账,虽然大家都明白10美刀肯定抵得上65元人民币,超市收银台的小妹妹也认得是“10美刀”,但收银系统不认,除非收银台的小妹妹自己或者其它顾客私下里帮你兑一下,否则就买不了单。 这就意味着,真实使用这个“等效”电压的时候,就会有一些麻烦。 我们相像的变频器的理想电压输出是下面的这个样。 实际的电压切换会如下图所示。即电压不是突变电压,而是有一个爬升电压的“坡”。 问题:为什么电压突变的边沿不是我们平时想象的垂直上下,而是有一个“陡坡”呢? 答:我们想象的垂直上下,是用理想的电路中的简化模型。实际的电路中,会有电感存在,通常分析时,因为电感很少,我们就简化,把它省去不提。但这个电感是存的,当遇到电压突变时,电感的存在,导致其内的电流不可以突变。它会慢慢变化,从无到有,或从有到无。这个变化的过程,导致了突变电压的边沿呈现“陡坡”,而不是垂直上下。 同样地,在一个PWM波内,继继续续在加电压的过程,也会有一个电压爬升过程,细节如下。 这会带来什么影响呢? 在电机内,加在线圈绕组上的电流不能突变的(实际也不会突变),它会是一个“坡”。如果这个坡过陡,会导致电机内的绝缘材料过早老化,或者被击穿,这就会影响电机的寿命。注意:这个要求是指坡不能“陡”,而不是坡不能“高”。(当然,坡高也是不行的。) 而我们的变频器出来的电压是PWM方波,就是断断续续地加电压的。实际的电压加和断的边沿是一个“坡”。 由于电机要求这个坡不能陡,我们就在变频器的输出端引入了“DVDT”电路。名字很唬人,它其实就是一个RC电路。原理图如下图201,202,203上接的这个三角形网络。电容的存在导致了相间电压不能突变,当电压升高时,也会给电容充电,就延缓了电压上升的速度,电阻起限流的作用。 同样的RC电路用在这里,目的是电压爬得过快,而不是防止电压爬得过高,所以它不叫“尖峰抑制器”,而叫“DVDT”电路,它的全称是:DVDT滤波电路。 这个名称应是“dv/dt”,即单位时间内的电压变化率。这个值越大,则表示电压变化越陡。通常大家都说“DVDT”,要说成“DV斜杠DT”多费事! 我们公司的变频器上,都有这一个电路。这个电路是自己买电容电阻线束厂内组装的,这样组装就浪费时间。我曾经建议找一家供应商开发一个模块,把这个功能全部覆盖了,相对地成本可以降一些。因为研发同事手上的活太多,没有功夫做这个工作。 我也问过研发同事,看后面电机上的电压波形,也没有什么突变,是不是可以取消这个电路?因为引进过来的时候,老外的图纸上就有,现在也没有人愿意去做决定把它删了。 本地工程师新开发的一款“风冷”变频器上,已经把这组元件取消了。等试机的时候,我再去用示波器测量一下这个DVDT的值。 因为电要的这个dv/dt原因,导致了变频器逆变部分用的载波频率不可能做得太高。 我们变频器/电机上的电压波形没有突变,是由于我们用的机载柜,变频器与电机间的连接线短。如果用落地柜,这个电机线会很长。如果这个电机线长度超过50米,就会导致电机输入端的电压有尖峰,而且高出正常的工作电压。这个电压叫“过冲”电压。 网上看到一个案例,电机与变频柜之间的连接线达到了72米。用示波器去测量变频器输出端与电机输入端的电压波形。如下: 变频器的输出端电压波形,上升顶峰没有古怪。(可以看出,上升电压是有一个“坡”) 电机输入端的电压波形,上升顶峰形成了“尖”,有一个明显的瞬间大电压。这个电压就是“过冲电压”。 为什么当电缆长了后在 变频器输出与电机输入端,电压波形有这个差异呢? 安川的内部资料解释如下: 怎么理解安川的这一段话呢? 电压突变会有一个陡坡。如果变频器到电机之间的线短,这个突变电压的上升/下降沿会跨过这个导线。如果电机连接线过长,这就导致突变电压的上升/下降沿在这个电机线上完成,它完成(突变波)后再向前走,和电压本来要通过这个电线(行进波)走会重合。二者叠加,就会导致电压翻倍,超过电机的标称耐压。对电机有损害。这就是DVDT导致电机绝缘损坏的机理! 进一步: 如上图,如果电机线太长,就会导致一个脉冲的上升沿在电机线上发生。这个脉冲本身向电机走的时候,到了电机处,就会反射波,这个反射波与后面的波遇到了就会产生叠加,形在尖峰,抬高了电压。这个电压对电机绝缘有损伤。 如果电机线短,就这个上升沿就不能在电机线上发生全。就不会产生叠加尖峰。 另一个就是:Dv/Dt,如果dt的时间短了,就会导致上升沿时间少,相对地这种上升沿形成叠加尖峰的电缆长度就短了。由于对一个电路中的Dv是一定的。这样Dv/Dt的值就变成了对dt的考量。所以说:DV/DT的值不能超过,就是对DT的时间不知少地多少秒。影响这个时间的因素就是电路中的电感。 【此段资料是我自己的理解,可能不对,大家如果有自己的见解,请留言赐教】 http://www.wendangku.net/doc/b42205cb050876323112129f-6.html