载波频率对变频器的谐波干扰和改进

变频器是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器的载波频率就是决定逆变器的功率开关器件（如：igbt）的开通与关断的次数的频率。它主要影响以下几方面：

（1）载波频率对变频器自身的影响
功率模块igbt的功率损耗与载波频率有关，载波频率越大，变频器的损耗越大，输出功率越小，功率模块发热增加。如果环境温度高，逆变桥上下两个逆变管在交替导通过程中的死区将变小，严重时可导致桥臂短路而损坏变频器。

（2）载波频率对变频器输出二次电流的波形影响
当载波频率越高时，则电压波的占空比越大，电流高次谐波成份越小，即载波频率越高，电流波形的平滑性越好。这样谐波就小，干扰就小，反之就差；载波频率越高，变频器允许输出的电流越小；载波频率越高，布线电容的容抗越小（因为xc=1/2πfc），由高频脉冲引起的漏电流越大。

（3）载波频率对电机的影响
当载波频率过低时，电机有效转矩减小，损耗加大，温度增高，同时输出电压的变化率dv/dt增大，对电动机绝缘影响较大；当载波频率过高时，电机的振动减小，运行噪音减小，电机发热也减少，但是谐波电流的频率增高，电机定子的集肤效应更严重，电机损耗增大，输出功率减小。

（4）载波频率对其它设备的影响
载波频率越高，高频电压通过静电感应，电磁感应，电磁辐射等对电子设备的干扰也越严重。在实际使用中要综合以上各点，合理选择变频器的载波频率。一般电动机功率越大，载率选得越小。

在变频器的输出侧可加以下选件，来改善变频器的输出到电机的电缆长度

（1）输出电抗器，当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时，应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流。输出电抗器有两种类型，一种输出电抗器是铁芯式电抗器，当变频器的载波频率小于3khz时采用。另一种输出电抗器是铁氧体式，当变频器的载波频率小于6khz时采用。

（2）输出dv/dt电抗器，输出dv/dt电抗器是为了限制变频器输出电压的上升率，削减输出谐波分量，防止过压保护电缆，减小电机噪声，来确保电机的绝缘正常。

（3）正弦波滤波器，随着变频器输出距离的问题的不断研究，各厂商推出了用于变频器的输出滤波器。正弦波滤波器是用在变频器输出端，它可以改善变频器输出波形，使变频器的输出电压和电流近似于正弦波，减少电机谐波畴变系数和电机绝缘压力。与输出电抗器、dv/dt滤波器相比较，正弦波滤波器末端有一级电容滤波电路，使变频器输出波形接近正弦波。