变频器输出电抗器有何作用？

    答：变频调速系统应用中存在着一个普遍的问题是，电动机中的谐波电流过大，导致电动机发热量增加，缩短了电动机的使用寿命；若变频器至电动机的电缆较长，由于电缆终端电压反射而造成电动机端过电压，会对电动机的绝缘性能造成危害，严重时可导致电动机绝缘击穿，电缆爆裂。实际应用过程中常在变频器输出端采用电抗器来消除或减轻上述问题的影响。选择适合的电抗器参数可以使变频器输出电压近似正弦波形，电压总谐波失真度小于5%，即使电缆长度达到几千米的电缆也不存在由于电压反射而造成的电动机端过电压现象。    变频调速系统设置输出电抗器有助于减少变频器的过电流和过电压故障，由此可提高系统的可靠性。变频器和电动机之间采用长电缆或向多电动机供电时（10～50台），由于变频器工作频率高，连接电缆的等效电路会形成一个大电容。电缆对地电容的存在给变频器额外增加了峰值电流和瞬态峰值电压。    变频器和电动机电缆较长时，为了避免电动机绝缘过早老化和变频器损坏，可以选用输出电抗器来减小在电动机端子上的du/dt值和减小负荷电流的峰值。但是输出电抗器不能减小电动机端子上的瞬变电压的峰值。    输出电抗器的主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，起到减小变频器噪声的作用。有些变频器产品使用说明书中提供了有输出电抗器与无输出电抗器时，连接电动机的导线允许的最大长度。表5-12所示为西门子公司提供的数据。    表5-12    输出滤波电抗器与允许导线长度
    由于变频器输出电压中高次谐波较多，因此变频器与电动机之间的传输线不宜太长。若导线过长，其分布电容也大，会导致在高次谐波电压作用下，高次谐波电流过大。当输出电缆过长时就应设置输出电抗器。输出频率在120Hz以下，主回路开关频率在3kHz以下，可用常规的铁芯电抗器，输出频率在120Hz以上，主回路开关频率在3kHz以上。此时，应该用铁氧体磁心的电抗器，否则会使电抗器的损耗过大，温升过高。    变频器的输出是经PWM调制的电压波，由于电动机绕组的电感性质能使电流连续，因此电流基本上是正弦形的。脉冲宽度调制( PWM)有着陡峭的电压上升和下降的前后沿，即du/dt很大，使得输出引线向外发射含量极大的电磁干扰，并且在引出线对地、电动机绕组匝间、绕组对地间都产生很大的脉冲电流，图5-26所示为SPWM电压、电流的波形。    为了减轻变频器输出du/dt对外界的干扰，降低输出波形畸变，达到环保标准，减少对电动机绕组的电压冲击造成绝缘损坏，降低电动机的温升和噪音，避免在变频器输出功率管上因du/dt和流过大的脉冲冲击电流使功率管损坏以及降低负载短路造成对变频器的损伤，有必要在变频器输出端增设交流电抗器。
    图5-26    调制波形    (a)经电动机绕组电感作用形成的电流波形； (b)由变频器输出的SPWM电压波形    值得指出的是脉冲电压通过长的输电线时，由于长线上波的反射叠加使得在长线（即变频器输出导线）超过临界长度后，电压有可能达到直流母线（变频器内直流母线）电压的2倍，因此变频器输出线长度受到限制。为解除这种限制，必须接入输出侧交流电抗器。接入后，送到电动机等负载上的波形就会接近于正弦电压的波形。但实际使用中，只要负载是电感性的，电抗器可采用1%阻抗或更低一些都是可行的，因为PWM调制频率远高于基波频率，因此输出侧交流电抗器电感量：        (5-18)    例如，380V、90kW、50Hz、170A变频器的输出侧交流电抗器的选用：
    选择电感值在0.041mH左右，能长期通170A电流的电抗器即可。输出侧交流电抗器绕制在磁芯上导线头尾的位置关系到电感向外发射干扰能量的大小程度，绕组头1在里层，尾2在外层，因此1接变频的输出，2接负载电动机较好，这样变频器输出端的强干扰就被外层屏蔽，减少干扰向外发射。    输出侧交流电抗器的抑制频率若在较高频率范围，应使用铁氧体磁芯，以减少损耗，但体积较大。在变频器与负载之间有变压器的条件下，变压器输入绕组的漏抗和变压器损耗将大福削弱调制波，起到输出侧电抗器的作用，因此可以省略输出侧交流电抗器。