一、變頻電源的發(fā)展歷史

　　變頻電源是在國內(nèi)一般的稱呼，更準確的說，應(yīng)該叫交流電力頻率轉(zhuǎn)換器，即Ac power Frequency Converter，一般用縮寫AFC來稱呼。變頻電源的整個發(fā)展史基本是隨著電子器件的發(fā)展而發(fā)展的。
　　80年代前后，電子式變頻電源多以日本的小型儀器電源為主，該類儀器電源多采用晶體放大的方式制作，80年代后通過臺灣傳入中國大陸。該時期的電源特點為：功率小，精度好，效率低。
　　80年代，中國大陸的進出口設(shè)備逐漸加大，尤其以微波爐及空調(diào)為代表性的電器出口份額增加，因此需求大功率變頻電源進行測試。對于該部分市場應(yīng)用的需求，原有的產(chǎn)品功率已不能滿足，所以，電源廠家尋求新的技術(shù)來擴大電源的功率。根據(jù)當時的技術(shù)條件及電子器件，主要向兩條路發(fā)展，一方面是保持晶體式的方式不變，采用多機并聯(lián)的方式進行擴容；另一種方式是采用功率晶體模組。
　　晶體式多級串聯(lián)的方式，需要解決環(huán)流問題，而且效率低，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，消耗太大；功率晶體模組變頻方式反應(yīng)慢，功率有限，工作電壓低，耐壓在600V左右，輸出采用PAM濾波方式（為單方波加低次濾波），輸出波形失真較大。這兩種方式制作的電源產(chǎn)品功率依舊不能滿足日益增長的需求，所以大功率的負載需要變頻測試時，多采用電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）來滿足。
　　電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）在使用過程中，存在磨損，以及效率轉(zhuǎn)換問題。后來參考美國技術(shù)，采用SCR來做逆變器，該方式制作的電源，功率大，能滿足客戶使用，比較好的用于取代電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G），但是該系列的產(chǎn)品有一個較大的缺點，機器在轉(zhuǎn)換的過程中，噪音非常大，達到70dB<1m
　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，在80年代末，富士生產(chǎn)出了第一代的IGBT，該電子器件的特性集成了GTR及MOSFET的優(yōu)點，開關(guān)速度快，通流能力強，故很快就被應(yīng)用到逆變領(lǐng)域。隨著實力強大的三菱、西門康、英飛凌等廠家在IGBT領(lǐng)域的加入，使得IGBT的發(fā)展速度日新月異，更新?lián)Q代的速度加快，IGBT的開關(guān)速度及通流能力得到進一步的加強，這樣，就使得大功率的變頻電源的制作得以實現(xiàn)。

二、變頻電源的簡介

　　變頻電源是由整個電路構(gòu)成交流一直流一交流一濾波的變頻裝置，得到了廣泛應(yīng)用。變頻電源不僅能 模擬輸出不同國家的電網(wǎng)指標，而且也為出口電器廠商在設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、檢測等應(yīng)用中提供純凈可靠的、低諧波失真的、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電源輸出。變頻電源是非常接近于理想的交流電源，可以輸出任何國家的電網(wǎng)電壓和頻率。當今國際上先進的變頻電源是采用IGBT逆變輸出技術(shù)，用先進微處理器控制設(shè)計而成的高性能精密電源，它具有過流、短路、過壓、欠壓、過載等保護及報警故障顯示功能，確保用電設(shè)備及變頻電源安全。具有負載適應(yīng)性強，輸出波形品質(zhì)好，良好的人機界面，操作簡單，體積小，重量輕等特點。正弦波輸出，可調(diào)輸出電壓及頻率的變頻電源為用電設(shè)備提供了所需要的交流電。

變頻電源與變頻器的區(qū)別：

　　變頻電源：電源整體統(tǒng)籌設(shè)計，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，保證電源穩(wěn)定可靠運行。
　　變頻器：通過變頻器組裝的岸電電源生產(chǎn)較為簡單，因其主要部分“變頻器”為購買，所以很難保證變頻器與其他元件的參數(shù)相匹配。
　　變頻電源：啟動過程中頻率恒定。岸電電源可以提供純凈可靠、低諧波失真、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電力輸出，非常接近于理想的交流電源。
　　變頻器：變頻器的設(shè)計專門針對電動機變頻啟動，啟動時電壓、頻率同步上升，用其改裝的電源，可能會對用電設(shè)備造成影響，尤其是變頻器、可控整流、通信設(shè)備等。
　　變頻電源：逆變部分采用星型方式，每相可獨立帶載，適應(yīng)三相完全不平衡負載。不平衡度可達3%以內(nèi)。
　　變頻器：變頻器采用△逆變，雖然輸出通過變壓器轉(zhuǎn)變成Y型輸出，但對三相不平衡負載適應(yīng)性較差，可能會使電動機中逆扭矩增加，使電動機溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗。

三、變頻電源的應(yīng)用領(lǐng)域

　　主要用于制造或出口貿(mào)易商對出口電器產(chǎn)品的用電檢測、調(diào)試及用于精密儀器的供電電源。廣泛適用于家電制造業(yè)、電機、電子制造業(yè)、IT產(chǎn)業(yè)、電腦設(shè)備、實驗室等。
　　家電業(yè)制造商如：空調(diào)設(shè)備、咖啡機、洗衣機、榨汁機、微波爐、收錄音機、冰箱、DVD、洗塵器、電動剃須刀等產(chǎn)品的測試電源。
　　電機、電子業(yè)制造商如：交換式電源供應(yīng)器、變壓器、電子安定器、AC風扇、不斷電系統(tǒng)、充電器、繼電器、壓縮機、馬達、被動元件等產(chǎn)品的測試電源。
　　IT產(chǎn)業(yè)及電腦設(shè)備制造商如：傳真機、影印機、碎紙機、印表機、掃描器、燒錄機、伺服器、顯示器等產(chǎn)品的測試電源。
　　實驗室及測試單位如：交流電源測試、產(chǎn)品壽命及安全測試、電磁相容測試、OQC（FQC）測試、產(chǎn)品測試及研發(fā)、研究單位最佳交流電源。
　　航空/軍事單位如：機場地面設(shè)施、船舶、航天、軍事研究所等的測試電源。

四、變頻電源產(chǎn)生的問題

　　在工業(yè)調(diào)速傳動領(lǐng)域中，與傳統(tǒng)的機械調(diào)速相比，用變頻電源調(diào)速有諸多優(yōu)點，應(yīng)用非常廣泛，但由于變頻電源逆變電路的開關(guān)特性，對其供電電源形成了一個典型的非線性負載，變頻電源在現(xiàn)場通常與其它設(shè)備同時運行，例如計算機和傳感器，這些設(shè)備常常安裝得很近，這樣可能會造成相互影響。因此，以變頻電源為代表的電力電子裝置是公用電網(wǎng)中最主要的諧波源之一，其對電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量有著重要的影響。供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波(Non-harmonics)或分數(shù)諧波。諧波實際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”，電能質(zhì)量下降。電工技術(shù)領(lǐng)域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其頻率范圍一般 為2≤n≤40。

五、變頻電源的測量方法

　　考慮到干擾變頻電源的主要為諧波，所以建議使用變頻功率測試系統(tǒng)來進行測量。變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入變頻功率分析儀，數(shù)字量輸入變頻功率分析儀對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。

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