嚴格的講,就是把一個較低的信號頻率調(diào)制到一個相對較高的頻率上去,這被低頻調(diào)制的較高頻率就叫載波頻率,也叫基頻。
變頻器大多是采用PWM調(diào)制的形式進行變頻器的。也就是說變頻器輸出的電壓其實是一系列的脈沖,脈沖的寬度和間隔均不相等。其大小就取決于調(diào)制波和載波的交點,也就是開關頻率。開關頻率越高,一個周期內(nèi)脈沖的個數(shù)就越多,電流波形的平滑性就越好,但是對其它設備的干擾也越大。載波頻率越低或者設置的不好,電機就會發(fā)出難聽的噪音。 通過調(diào)節(jié)開關頻率可以實現(xiàn)系統(tǒng)的噪音最小,波形的平滑型最好,同時干擾也是最小的。
它主要影響以下幾方面:
1、功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關,載波頻率提高,功率損耗增大,功率模塊發(fā)熱增加,對變頻器不利。
2、載波頻率對變頻器輸出二次電流的波形影響:
當載波頻率高時,電流波形正弦性好,而且平滑。這樣諧波就小,干擾就小,反之就差,當載波頻率過低時,電機有效轉矩減小,損耗加大,溫度增高的缺點,反之載波頻率過高時,變頻器自身損耗加大,IGBT溫度上升,同時輸出電壓的變化率dv/dt增大,對電動機絕緣影響較大。
假設SPWM波的載波頻率為fc,基波頻率為fs,fc/fs稱為載波比N,對于三相變頻器,當N為3的整數(shù)倍時,輸出不含3次諧波及3的整數(shù)倍諧波。且諧波集中載波頻率整數(shù)倍附近,即諧波次數(shù)為:kfc±m(xù)fs,k和m為整數(shù)。
上圖是基波頻率fs=50Hz,載波頻率fc=3kHz,調(diào)制比為0.8的SPWM的波形及頻譜的Matlab仿真圖。
圖中58次諧波和60次諧波的幅值分別為27.8%和27.7%,含量最大的諧波為119次和121次諧波,諧波幅值分別為39.1%和39.3%。即最大諧波在兩倍載波頻率附近。
實際的SPWM波,其載波比不一定為整數(shù),此時,為了降低頻譜泄露,可適當增加傅里葉窗口長度,對多個基波周期的PWM進行傅里葉變換(FFT或DFT)。
1、載波頻率對電動機的噪音的影響:載波頻率越高電動機的噪音相對越小。
2、載波頻率與電動機的發(fā)熱:載波頻率高電動機的發(fā)熱也相對較小。
3、載波頻率與環(huán)境溫度:當變頻器在使用時載波頻率要求較高,而且環(huán)境溫度亦較高的情況下,對功率模塊是非常不利的,這時對不同功率的變頻器隨著使用的載波頻率的高低及環(huán)境溫度的大小,對變頻器的允許恒輸出電流要適當?shù)慕档?,以確保功率模塊IGBT安全、可靠、長期地運行。
4、載波頻率與電動機功率:電動機功率大的,相對選用載波頻率要低些,目的是減少干擾(對其它設備使用的影響),一般都遵守這個原則,但不同制造廠具體值亦不同的。