众所周知,我们所使用的市电频率是50Hz,但是,在实际生活中,有时需要的电源频率不是50Hz,这就需要变频电源.对一个电源来说,用户期望它在各种性质的负载下,都能输出稳定的电压,变频电源也不例外.因此,有必要研究变频电源在各种性质的负载(纯阻性,感性,容性,非线性)下的输出特性.

1 50Hz的三相电网电压经变频器整流逆变后,输出频率可变(用户可自行调节输出频率)的正弦波,经LC滤波后,再经过升压变压器(作用是升压和隔离)加到三相负载上.三相负载可以是纯阻性,感性,容性和非线性.

本实验期望得到的结果是,当变频器的输出电压和输出频率设定为固定值时,此变频电源装置能在各种性质的负载下,输出稳定的电压和频率.

2 参数选择

2．1 变频器本实验用的变频器是SIEMENS公司的MIDIMASTERVECTOR(MDV),它的输出功率是7.5kW,额定输入电压380V,输出电压可调,输入频率50Hz,输出频率可调.

2．2 变压器及滤波参数由于变频器输入额定电压是380V,输出电压在0~380V范围内可调,本实验设定变频器输出电压最高为300V,因此,就需要一个升压变压器,变比为300/380,使加在负载两端的电压为380V.由于采用的滤波电路为LC滤波,其滤波电感和电容须满足式(1)1/2μ(根号LC)≤根号f1fs (1)式中:fs为变频器的开关频率,fs=4kHz;f1取为fs.所以根号f1fs=根号(800×4000)=1789Hz如果取L=7mH,C=1.5μF,则=1/[2π(根号LC)]1553Hz满足式(1).

在综合分析了上述实验波形及数据后,总结如下:

1)当变频器输出频率设定为60Hz时,变频电源在各种性质的负载下输出频率也为60Hz,波动很小,符合设计要求;

2)在纯阻性负载情况下,变频器输出电压设定为300V,变频电源输出电压峰值为540V,在510V~564V的范围内(理论值的波动在±5%范围内);

3)在感性负载情况下,由于所用电感的漆包线比较细,承受电流比较小,最多3A,因此,把变频器输出电压调节为230V,此时变频电源输出电压峰值为420V,照此推论,如果变频器输出电压为300V,则变频电源输出电压峰值为549V,也在510V~564V的范围内,满足要求;

4)在容性负载情况下,当电阻与电容串联时,变频器输出电压为298.4V,变频电源输出电压峰值为530V;当电阻与电容并联时,变频器输出电压为303V,变频电源输出电压峰值为540V;

5)在非线性负载情况下,变频器输出电压仍然设定为300V,此时变频电源输出电压峰值为530V,也在510V~564V的范围内,同样满足要求.

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