[00071139]用抑制谐波数据软件实现的数字式逆变器

技术投资分析： 目前市场上见到的来自各发达国家跨国公司的变频器，都是采用“正弦波脉宽调制”（即SPWM），如西门子，ABB，AB，ROCK WELL,三肯，三菱，富士，松下，安川，明电，三星，施乃德，丹佛斯，CT等公司都是依托SPWM技术，这种技术统领变频器行业近三十年，其脉宽调制开关波的获得是由高频三角波与所要获得的模型正弦波之间的交点构成。 通过改变模型正弦波的电压值和频率值，经功率管驱动电动机，虽然SPWM法可以改变输出频率和输出电压达到交流电动机转速改变的目的，但由于开关波中存在大量“谐波分量”，尤其在低转速区，其谐波分量的个数及幅度都很大，经对西门子公司生产的“MICRO FASTER 4KW”型变频器的实测，驱动额定工作频率为50HZ的电动机，当变频器输出频率为10HZ时，其最大的谐波（4000HZ）的电压幅值US为基波电压幅值U1（10HZ）的2.5倍，即US(4000HZ)=2.5U1(10HZ),当输出频率为 F1=4HZ时 US(4000HZ)=6.4U1(4HZ) F1=2HZ时 US(4000HZ)=8.9U1(2HZ) F1=1.1HZ时 US(4000HZ)=25.59U1(1.1HZ) 此外以4000HZ为中心的一个包络区，以及8000HZ，12000HZ为中心的包络区都存在较大的谐波分量。 众所周知，致使电动机旋转的是基波电压U1，而谐波电压US只能在电动机中以涡流和磁滞形式损耗掉，数倍于基波电压的谐波电压值致使电动机严重发热甚至烧损，这就是某跨国公司在北京某公司烧损300余台数千千瓦水泵电机的根本原因。为解决烧电机的问题，很多大公司制造出“变频调速专用电动机”采用这种电动机后，电动机是不再烧坏了，但是电动机中的损耗值并没有因此而减少，其效率仍然较低，可以说是一种治表不治本的方法。 哈工大徐会明教授在国家自然科学基金的资助下对“特定消谐逆变技术”作了专门研究，并在黑龙江省科委的资助下研究出了“特定消谐变频器”，前者被国家自然科学基金委定为“优秀应用推广成果项目”，后者经专家鉴定，评为“国际领先”水平，并申请了专利。 本成果的特点是：变频器输出“开关波序列”中的每一个“独立开关角”，不但具有调压调频的特点，还具有消除谐波的特点，若有N个独立开关角，可以构成N个方程式，其中一项确定基波大小，N-1项可以用来消除N-1个谐波分量，由计算机对N阶超越方程求解，可以反算出N个独立开关角，以此获得的脉冲序列波便具有实现预定的消除谐波的作用，这就是“消谐式变频器”的基本思想。 由于最大限度地消除谐波分量，可以使那些造成严重副作用的谐波分量被可靠抑制，这一全新的思想带来了全新的整机效果，我们通过样机实验发现：消谐式变频器(SHET)与正弦波脉宽调制变频器（SPWM）相比，具有十五项优点。尤其是以下7点: （1）当功率管的开关次数相同的情况下，可消除的谐波次数SHET法比SPWM法多消除52%～73%，意味着SHET有更好的输出波形正弦性； （2）当要求消除的谐波次数相同的情况下，功率管的开关次数SHET法比SPWM法少50%，即选用开关速度低50%的功率管也可达到SPWM法相同的效果，且管子的成本大大降低； （3）未被消除的谐波分量最大值，SHET法小于SPWM法，尤其在低频区，这一优点更为突出（见检测报告），因此SHET法损耗更小，效率更高； （4）同样输入电压下，其输出电压值SHET法高于SPWM法15%； （5）同样输入电压下，其输出功率值SHET法高于SPWM法32%； （6）SHET可驱动各种交流电机而SPWM需采用<变频调速专用电机>； (7)SHET法的平均节电效率达30%~70%，可高于SPWM法20%。 技术的应用领域前景分析： 总之，本成果具有节电，环保，高科技，高水平，大市场等特点。 效益分析： 本成果若用于电动汽车可比SPWM法提高行驶距离20%，提高爬坡功率（能力）32%，节省电池总量15%。若用于家用变频空调，可比SPWM节电20%。 厂房条件建议： 无 备注： 无