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        大功率變頻電源輸出特性和實驗分析

        作者: 時間:2011-02-21 來源:網絡 收藏

        3.4 非線性負載實驗及分析

        把圖1的負載換成額定電壓為800V,額定電流為20A的整流橋作為非線性負載,變頻器輸出電壓為300V,檢查一切接線均無問題后,開始實驗,實驗情況如下:

        1)整流橋輸出電壓波形,如圖7所示,其理論值為515V,觀察波形,實驗值為520V,相差不大,實驗效果還可以;

        圖7 整流橋輸出電壓波形

        2)變壓器輸出電壓波形,如圖8所示。用頻譜分析儀觀察諧波分布,發現諧波比較厲害,其中300Hz的諧波最厲害,與60Hz基波相差20.6dB;120Hz,240Hz,1.2kHz,4kHz,8kHz諧波也較厲害,其中4kHz的諧波與基波相差28.8dB,8kHz的諧波與基波相差34dB;

        圖8 非線性負載下變壓器的輸出電壓波形

        3)嘗試把濾波電容由1.5μF變為3μF,發現高頻部分諧波有所減小,波形更接近正弦波;

        4)再把濾波電感由7mH變為10mH,發現諧波分布無明顯變化。

        3.5 實驗結果總結

        在綜合分析了上述實驗波形及數據后,總結如下:

        1)當變頻器輸出頻率設定為60Hz時,變頻電源在各種性質的負載下輸出頻率也為60Hz,波動很小,符合設計要求;

        2)在純阻性負載情況下,變頻器輸出電壓設定為300V,變頻電源輸出電壓峰值為540V,在510V

        ~564V的范圍內(理論值的波動在±5%范圍內);

        3)在感性負載情況下,由于所用電感的漆包線比較細,承受電流比較小,最多3A,因此,把變頻器輸出電壓調節為230V,此時變頻電源輸出電壓峰值為420V,照此推論,如果變頻器輸出電壓為300V,則變頻電源輸出電壓峰值為549V,也在510V~564V的范圍內,滿足要求;

        4)在容性負載情況下,當電阻與電容串聯時,變頻器輸出電壓為298.4V,變頻電源輸出電壓峰值為530V;當電阻與電容并聯時,變頻器輸出電壓為303V,變頻電源輸出電壓峰值為540V;

        5)在非線性負載情況下,變頻器輸出電壓仍然設定為300V,此時變頻電源輸出電壓峰值為530V,也在510V~564V的范圍內,同樣滿足要求。

        4 結語

        本次實驗的目的是想做一個大功率變頻電源,它應該能在各種性質的負載下,輸出穩定的電壓和頻率,電壓波動在±5%之內,即如果設定變頻器輸出線電壓為300V,變壓器輸出線電壓峰值應該在510V~564V的范圍內變化。由于實驗設備及元器件的局限性,本次實驗并沒有完全達到理想的效果,各種負載下的功率并沒有達到期望的7500W(每相2500W)。但是,在充分利用已有設備的前提下,還是得到了比較滿意的結果,除了容性負載以外,其他負載下的輸出電壓都比較穩定,基本上都在510V~564V范圍內變化,并且除了非線性負載外(非線性負載因其自身輸出電流不連續的特點,決定了其諧波分布必定比較厲害,用LC濾波無法很好地達到理想效果),濾波效果都非常好,基本控制在3%~5%之內。


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