變頻器重點技術的開發現狀

變頻器的高效率化和功率密度的提高是十分必要的，但SiC 功率模塊目前仍存在批量化生產中一些急待解決的技術課題。

3.2 環境協調技術

現在的PWM 變頻器，在克服電源高次諧波及EMI 等對周邊環境的影響，以滿足用戶要求方面還存在一些問題。今后的變頻器應解決電磁環境的課題，使變頻器不對外圍設備造成不利影響。

PWM 變頻器需要解決的研究課題有：

(1)由電源高次諧波，共模式(Common-mode)電流，傳導與放射噪音導致的周邊機器的誤動作;

(2)由電動機浪涌電壓導致的電機絕緣劣化;

(3)由軸電流導致的電動機軸承損壞等。

電源高次諧波產生的原因是：電容輸入型整流回路的輸入電流為脈沖電流，結果在電源側就形成了含大量高次諧波成分的電流。共模式電流是因產生的共模式電壓通過電動機的電纜及寄生電容而流過的電流，這也是傳導噪音的形成主因。

電動機的浪涌電壓則是：變頻器和電動機因連結電纜分布電路所產生電壓波形的共振。電動機端子上會出現尖峰信號，其峰值電壓將引起電動機線卷的局部放電。

起因于PWM變頻器的軸承損壞原因是：在加有軸電壓的電動機軸承上，因電氣放電形成的軸電流而導致損壞。這一軸電壓是由變頻器輸出的共模電壓，經電動機各部的雜散電容分壓出來的，軸電流的大小則取決于軸電壓的高低或開關器件

dv/dt的大小。

為了解決這些課題，如圖12 所示開發了濾波器電路。這是與矩陣式變換器組合的例子，也可以與變頻器組合。濾波器回路包括：配置于矩陣變換器輸出的標準模塊濾波器和共模式濾波器，以及配置于輸入側的EMI(電磁干擾)濾波器。其中，標準模塊濾波器能將輸出的PWM(脈寬調制)波形變成正弦波，解決了微浪涌的問題。而共模式濾波器能抑制輸出的共模成分，故能減小高頻的泄漏電流。由于軸電流的減小則可避免軸承的損壞。同時，因為共模式濾波器能抑制輸出共模成分，輸入側EMI 濾波器可大幅度減小尺寸(小型化)，EMI濾波器旨在減小端子電壓降低噪音;而且，EMI 濾波器的接地電容能達到極小化。一方面降低了發生觸電事故危險的基波泄漏電流，一方面能清除端子雜音電壓的超標值。圖12為與原來PWM的波形對比，利用現在開發的濾波器能成功解決上述的諸項研究課題的矩陣式變換器。