變頻器驅動之感應電動機,由於變頻器之輸出並非正弦波,因此,許多諧波電源均會 流入感應電動機,而造成電動機轉矩上之脈動以及額外損失等負面現象。故在變頻器 驅動之感應電動機使用日趨頻繁之今日,實有必要對其特性做分析探討之必要。 本文是用頻域分析法,針對變頻器(電壓型與電流型)--感應電動機做穩態特性分 析與比較。主要分析部份包括感應電動機之響應電流(或電壓)、電磁轉矩、平均輸 出功率與轉矩、四個損失因素,以及直流電壓(或電流)對電動機操作頻率(或轉差 率)間之關係。四個損失因素(銅損因素、修正化銅損因素、末端損失因素、雜散負 載損失因素)均由諧波所造成,與感應電動機之運轉(操作)頻率有關。其中修正化 銅損因素已考慮了電動機之轉子集膚效應。本文電壓型或因調變波不同而區分VA與VB 型。電流型亦因主電路結構不同而區分CA與CB型。 電壓型與電流型驅動之感應電動機特性,在做V 1(f )/F 控制情況下,其分析結 果,可歸納如下: 電壓型在高頻率比率FR與高調變指標m 下,電動機轉矩特性較佳;其中VB型優於VA型 。電流型之CA型不適於高脈波數ZT下操作;CB型在適當C 值,高ZT與m 值下操作,電 動機轉矩特性較佳。電壓型在方波(FR=1)操作時,所產生基波電壓最大,而PWM 操作,則VB型大於VA型;同時直流電壓ED與操作頻率F 成線性關係。電流型在方波( ZT=1)操作時,所生基波電壓亦最大,而PWM 操作,則CB型大於CA型;但直流電流 ID與操作頻率F 成非線性關係。電壓型之直流電壓ED不隨轉差率變。而電流型之直流 電流ID隨轉差率增加而上升,上升幅度以小轉差率區間較大。電動機之平均輸出功率 與轉矩,主要由基波電壓所生。電機在低頻運轉,因最大平均輸出轉矩下降,易使電 機進入不穩定區操作。電壓型操作,電機之銅損因素σ 不隨操作頻率F 而變;其它 損失困素σ -σ ,則隨F 之增加而上升;當提高頻率比率FR(可被3整除)與m 值,則可大為降低四個損失因素,其中VB型優於VA型。電流型在CB型操件下,提高半 週期脈波數ZT與調變指標m ,可大為降低四個損失因素;同時在某特殊運轉頻率,會 有稍大之損失(因並聯共振)。 由上述結果可證明--VB型與CB型在PWM 操作下,是非常適合做感應電動機之速度與 轉矩控制。
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