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偶然发现，请达者解惑！变频器开关频率的问题 点击：7463 | 回复：62



铁戟沉沙

    
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发表于：2011-03-18 22:50:07
楼主

在690V的变频器里，

施耐德ATV71的默认开关频率是2.5KHZ,

而SIEMENS的S120居然是1.25KHZ, 也可以设成2.5KHZ, 但要降容10%左右。

开关频率不同对整个系统有什么影响呢？

发热（变频器，电机）？谐波？干扰？响应速度？

请各位贤达不吝赐教！

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刘志斌

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发表于：2011-03-21 23:10:53
21楼

3）数字多用于传输变换，最终都要回到模拟，你能把你的眼睛、耳朵换成数字的？

2、“数字系统都是离散控制”：

1）好像离散控制是高级控制一样；

2）离散控制只是一种控制，需要时才会用到；

3）用的最多的并非离散控制，更多的是集中控制；

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刘志斌

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发表于：2011-03-21 23:22:14
22楼
引用征 的回复内容：

……同样的控制对象， 有的厂商用2K的控制频率就可以达到控制要求， 有的就需要4K的控制频率， 也就是在相同时间， 比别人多控制一次， 这个难道跟控制水平无关？……

1、变频器的载波频率，主要是波形的需要；

2、不能看开关次数，次数少，持续的时间长，波形差，次数多，持续的时间短，波形好一些；

 

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刘志斌

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发表于：2011-03-21 23:29:20
23楼

3、开关次数多少，与控制水平没有关系；

4、控制的水平决定一下因数：

1）正弦波形的好坏，或者谐波的成分；

2）三相对称性，即彼此落后1/3f 时间；

3）输出电压大小是否合适，就是变频、变压电机磁场是否恒定； 

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刘志斌

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发表于：2011-03-21 23:34:31
24楼
引用征 的回复内容：

……1Khz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？10KHz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

1、你自己先解释“离散系统的响应”是个什么定义？

2、如果你能说清楚，别人就能回答你，如果你自己都说不清楚，别人怎么回答你？

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征

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发表于：2011-03-22 07:52:13
25楼
知道IGBT的驱动和输出波形吗？ IGBT只有导通和关断两种状态，一个PWM周期只能改变一次占空比，你以为IGBT是模拟器件？ 离散控制不是什么高深的东西，只要用到数字控制（并行处理的FPGA之外），都要进行离散化处理，控制周期的长短直接影响到控制效果！ 回去看看自控原理吧！
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征

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发表于：2011-03-22 08:08:04
26楼
楼主想了解开关频率即最大控制频率（有的可能是开关频率是控制频率的倍数），建议回去翻翻自控原理和陈伯时的书，或者去运动控制论坛发帖讨论！
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铁戟沉沙

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发表于：2011-03-22 09:56:26
27楼
那请问：

1Hz的开关频率能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

10Hz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

100Hz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

1Khz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

10KHz能达到吗？离散系统的响应会达到多少？

 

 

 

内容的回复：

最初接触离散控制系统时是在1996年，不过与你所说的离散系统可能不是一个概念。

离散控制系统（DCS），集中管理，分散控制。是个水泥厂项目，当是参与项目的有：横河，霍尼韦尔，贝利（似乎还没有被ABB收购），西门子（还没有推PCS7），可能还有莫迪康。记不得了，当时只是喽啰，连皮毛都不知道。

至于开关频率与算法的问题：

按ABB的说法，他的DTC控制，25微秒就可以改变一次IGBT的开关状态（那不是40KHZ了么？！），实际平均开关频率在2-3KHZ之间。

据你所知，S120与6SE70在对电机矢量控制算法上有本质区别么？除了多轴联动概念外？

为什么从2.5KHZ变成1.25KHZ 了呢？


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征

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28楼
建议你看看陈伯时的教材，第149页，注意最后一句话！
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铁戟沉沙

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发表于：2011-03-22 16:34:15
29楼
回复内容：
对：征 关于建议你看看陈伯时的教材，第149页，注意最后一句话！ 内容的回复：不要没事老把经典抬出来啊，我95年上学时就没搞明白过！欢迎其他大侠！

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chenli

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30楼

个人愚见：开关频率越高，即调制频率越高，其输出越近似于正弦波。但是开关频率越高，则IGBT的开关功耗则越大，所以才要降容使用嘛。

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刘志斌

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31楼
引用chenli 的回复内容：

个人愚见：开关频率越高，即调制频率越高，其输出越近似于正弦波。但是开关频率越高，则IGBT的开关功耗则越大，所以才要降容使用嘛。

1、不是IGBT的功耗大的问题；

2、是频率高，偕波高，分布电容的影响大，电磁污染大，等等

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chenli

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发表于：2011-03-23 08:41:19
32楼
敢问楼上，是否听说过“开关损耗”这个概念？
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wangchaobq

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发表于：2011-03-23 09:15:54
33楼

这个问题其实大家都只能说个大概而已，真正要弄懂还是挺难得…… 电力电子书上有介绍，但是不详细，最好能找个做变频器研发的，（涉及到DSP事件管理器如何控制PWM波形那部分的），再联系IGBT的datasheet来看看估计才会明白……

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铁戟沉沙

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34楼
回复内容：
对：chenli 关于

个人愚见：开关频率越高，即调制频率越高，其输出越近似于正弦波。但是开关频率越高，则IGBT的开关功耗则越大，所以才要降容使用嘛。

 

 

 

 


内容的回复：咱俩的观点接近，开关频率高了，电流脉动小，电流谐波也小。但IGBT功耗大，发热大，载流量小了。

“刘老师”所说的频率高，偕波高，分布电容的影响大，电磁污染大，应该是指电压谐波和ＥＭＣ的问题吧？

三相对称的屏蔽电缆，共模滤波器，良好的接地等可以解决。

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刘志斌

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发表于：2011-03-23 12:14:09
35楼

引用铁戟沉沙 的回复内容：

……频率高，偕波高，分布电容的影响大，电磁污染大，应该是指电压谐波和ＥＭＣ的问题吧？三相对称的屏蔽电缆，共模滤波器，良好的接地等可以解决。

1、不只是传输、辐射的问题；

2、频率高，偕波频率次数高，载波发生器、调制放大器、调节器、开关信号的功率驱动器、开关管本身的频率特性都会出现相关的问题和要求；

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铁戟沉沙

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36楼
回复内容：
对：刘志斌 关于

2、频率高，偕波频率次数高，载波发生器、调制放大器、调节器、开关信号的功率驱动器、开关管本身的频率特性都会出现相关的问题和要求；

内容的回复：有进一步解释么？你的意思是开关频率越高，谐波越高么？你说反了吧？！

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刘志斌

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37楼

引用铁戟沉沙 的回复内容：

……你的意思是开关频率越高，谐波越高么？你说反了吧？！

开关频率越高，谐波的频率越高！

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第五纪冰川

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发表于：2011-03-24 10:27:05
38楼

随便翻一个变频器使用手册就有解答。

我的理解是，这真是个矛盾的参数。

频率越高，电动机电流波形越接近于正弦波（这个观点没人批吧，要不又要把那个经典公式给否了），电流波形是好了，可du/dt 就多了，对电动机未必是好事。

频率高了，谐波自然也会高，这个高是谐波频率增高了，还是谐波含量增高了，是电压还是电流，前一段已经有结论了。不是有个叫完美无谐波单元串联中压变频器吗！原理中有个等效频率的概念，和这个话题类似！

频率高了，对变频器那谁都知道不好，至于要完成矢量控制，几K的闭环周期够快了。

频率高了，电动机电磁噪声就小了，因为我们听不到了。

我从实际使用的情况来说，那个电磁噪声一般在生产现场不是太严重，到是生产线的噪声较大，一般我就不考虑了。至于频率高电动机电流波形好，我也没感受出来究竟有什么好处，没体现出来。频率低变频器损耗小，这个比较明显，特别是低压大功率的。根据以上几点，我都会把变频器载波频率降到最低。实际效果是，还没有发现有变频器带动的电动机因为变频器出过什么故障，到是变频器炸过很多次了，最大的75kW，小功率的就多了。两相比较，电动机的可靠性比变频器强多了，所以我也比较喜欢使用输入电抗器，凡是30kW以上就上一个，毕竟和变频器比较起来成本多不了几个。只要有变频器的项目，我就很担心变频器出故障，电动机从来不担心（当然该加风机还得加风机）。

反正除了噪声，我没发现高载波频率的好处。

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刘志斌

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发表于：2011-03-24 10:52:10
39楼
引用第五纪冰川的回复内容：

……频率越高，电动机电流波形越接近于正弦波（这个观点没人批吧，要不又要把那个经典公式给否了），电流波形是好了，可du/dt 就多了，对电动机未必是好事。……

1、“频率越高，电动机电流波形越接近于正弦波”的结论，在载波频率很低时，例如几十、几百HZ 时很明显，都几千HZ了还对波形有多大影响，是不对的；

2、载波频率过高，是没有好处的，对波形已经没有影响了，对相关电路的频率参数的影响却很大；

3、由于高频偕波对电机的危害作用更大，也是一个原因；

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铁戟沉沙

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发表于：2011-03-24 11:06:56
40楼

欢迎第五纪冰川，虽然与我观点不尽相同。

不知“刘老师”所言高频谐波是什么概念？

供电系统谐波的定义：对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics）或分数谐波。
谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。

电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般 为2≤n≤40。

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