由于出色的控制能力和效率，變頻器（VFD）主要用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。然而，大多數(shù)傳統(tǒng)變頻器會(huì)非線性地吸收電流，這是其功率轉(zhuǎn)換過程的一部分，并且所產(chǎn)生的失真電流波形意味著存在高次諧波。諧波會(huì)導(dǎo)致上游電氣設(shè)備發(fā)熱、降低功率因數(shù)、降低效率并產(chǎn)生電壓諧波，這可能會(huì)導(dǎo)致IEEE519中相關(guān)問題的出現(xiàn)。

輸入諧波濾波器是通過捕獲諧波以將電源與變頻器的非線性電流消耗隔離來解決諧波的常用方法。將設(shè)備添加到系統(tǒng)中，會(huì)增加成本和空間并降低效率。濾波器的替代方案是矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它可以在不添加外圍設(shè)備的情況下降低諧波。以下6個(gè)方面是采用矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)的潛在收益。

通常情況下，矩陣驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行，其諧波要低于變頻器輸入端總諧波失真（THD）5％。本文圖片來源：安川。

1.測(cè)試諧波

低輸入電流諧波性能是使用矩陣技術(shù)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。在操作電機(jī)時(shí)，電流從低諧波電平的線路中引出。通常情況下，矩陣驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行其諧波要低于變頻器輸入端總諧波失真（THD）的5％。輸入濾波器可減輕傳統(tǒng)變頻器產(chǎn)生的諧波。矩陣驅(qū)動(dòng)在整個(gè)負(fù)載曲線中的諧波，始終低于帶有諧波濾波器的變頻器的諧波。

2.測(cè)試效率

諧波濾波器需要額外的設(shè)備和布線以保持低諧波。結(jié)果是，與矩陣驅(qū)動(dòng)相比，整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的效率更低，而矩陣驅(qū)動(dòng)器確保低輸入電流諧波，效率接近98％，并在整個(gè)工作范圍內(nèi)保持運(yùn)行效率。

3.測(cè)試無功功率

除了效率較低外，輸入諧波濾波器還需要大電容才能保持低諧波電流性能。大電容意味著更高的無功電流，其在線路和濾波器之間循環(huán)會(huì)導(dǎo)致額外的損耗并降低系統(tǒng)效率。公用事業(yè)公司通常按照千伏安（kVA）使用量來收費(fèi)。大量無功功率會(huì)使千伏安（kVA）大大增加，導(dǎo)致公用事業(yè)費(fèi)用高于實(shí)際功率（kW）需求。

小型輸入濾波器將電源與變頻器的交流-交流電源輸出隔離，并將再生波形轉(zhuǎn)換回干凈的正弦波，以節(jié)省可能浪費(fèi)的能量。在拖動(dòng)電機(jī)時(shí)，變頻器從電源吸收低諧波電流，無需諧波濾波器。

濾波器需要為多個(gè)設(shè)備進(jìn)行額外的布線，這些設(shè)備需要安裝在保護(hù)罩內(nèi)或更大的面板內(nèi)。

4.再生

雙向絕緣柵雙極晶體管（IGBT）開關(guān)將交流輸入功率連接到交流輸出功率，因此可以自動(dòng)將再生能量輸送到電路上。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電壓通常被重定向到同一電源上的其它負(fù)載，這意味著從電力公司獲得的電力更少，從而降低了公用電力消耗和公用事業(yè)費(fèi)用。

輸入諧波濾波器可減輕輸入電流諧波，但無法再生。對(duì)于使用諧波濾波器的再生，需要額外的組件來耗散或再生由應(yīng)用產(chǎn)生的能量。沒有它們，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間可能會(huì)發(fā)生不希望的驅(qū)動(dòng)故障。

5.復(fù)雜性

矩陣驅(qū)動(dòng)器的電源接線和電源監(jiān)控，只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的三線輸入和三線輸出。濾波器需要為這些濾波器的多個(gè)設(shè)備進(jìn)行額外的布線，這些設(shè)備需要安裝在保護(hù)罩內(nèi)或更大的面板內(nèi)。除了拖動(dòng)電機(jī)所需的變頻器接線和面板外，還需要濾波器相關(guān)的接線和設(shè)備。

6.無跳閘，無故障運(yùn)行

輸入諧波濾波器設(shè)計(jì)需要大量電容以維持低諧波。這種大電容意味著更高的無功電流和更高的千伏安（kVA）需求，這會(huì)降低效率并增加運(yùn)行成本。這些濾波器還會(huì)升高升壓。當(dāng)變頻器未運(yùn)行電機(jī)或在輕負(fù)載條件下運(yùn)行時(shí)，輸入濾波器電路將提升線路電壓以提高變頻器的直流總線電壓，從而導(dǎo)致過壓狀況。這種情況可能導(dǎo)致故障或妨礙運(yùn)行。

增加的設(shè)備可以克服電壓提升的影響。接觸器可以在空閑和低速運(yùn)行期間隔離電容器，解決變頻器上的高直流總線電壓和過壓跳閘問題，但可能會(huì)阻礙輕負(fù)載時(shí)的低諧波操作。矩陣驅(qū)動(dòng)器提供無跳閘的操作。

濾波器是管理變頻器諧波的一種有效方法；但是，濾波器增加了設(shè)備、安裝空間和時(shí)間、以及布線等成本。矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以消除低諧波電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)再生，并簡(jiǎn)化安裝、啟動(dòng)和操作。

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