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变频器输出电压存在毛刺,居然是电缆的问题!

发布时间:2021-11-25 来源:华东仪器 责任编辑:wenwei

【导读】测试线缆在课本中通常被认为是理想导体,但现实中如果忽略线缆的影响,往往会得到错误的测试结果。比如变频器输出电压上的毛刺信号,可能就是线缆带来的。


工程师在变频器电机测试中偶然会发现电压的PWM波形上出现毛刺信号,那么这个毛刺信号到底是不是变频器的真实输出情况?


理论上正常的变频器输出没有毛刺信号,那么到底是功率分析仪测试不准,还是变频器本身的问题呢?


经过对比验证测试发现,功率分析仪和变频器都没有问题,问题出在了变频器连接电机的线缆上。测试不同的取点位置,得到的结果竟然是不一样的。


对比验证


变频器与电机间用1.5m导线连接,变频器调制频率为16kHz 。


1、将电压测量点选择在靠近变频器输出端,此时的电压波形正常,比较干净无毛刺,是正常状态。

 

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图1  变频器输出端测试图

 

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图2  变频器输出端测试放大图


2、将电压测量点选择在靠近电机侧,此时的电压波形有毛刺,不符合正常预期情况。

 

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图3  电机输入端测试图

 

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图4  电机输入端测试放大图


通过以上对比发现,线缆上不同的取点位置测量得到的波形有较大差别,基本可以确认是线缆原因。


原因分析


实测1.5m的导线电感量为1.4μH。变频器是一个低阻抗的源,输出端的过电压会被内部的直流母线钳位,因此波形稳定毛刺很少。而加载到电机的PWM波形边沿很陡高频成分丰富,电机是感性负载本身有反电动势,当连接导线较长时导线感抗阻碍了变频器吸收过电压,电机输入端的电压产生过冲,就会看到波形有很多毛刺。


应对办法


分两种情况:


●    关注变频器输出功率时,测量点选在变频器侧,排除线缆带来的影响和损耗。此时关注点是变频器;

●    关注电机的转换效率时,效率=Pm/P电机输入,测量点选在电机输入侧,此时主要关注点是电机。


测试方案


变频器电机整体测试主要关注变频器的输入输出功率、效率,电机的输入功率、机械功率、效率;PA5000H功率分析仪拥有0.05%的高精度,最多7张板卡自由搭配电机卡,以及强大的综合分析功能。1台功率分析仪即可完成变频器电机整个系统的参数测量分析。


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图5  PA5000H功率分析仪


来源:ZLG致远电子



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