变频器输入电流的重要性分析

1.输入电流不平衡

虽然张老师已经点头了，可小李却又有问题了：“老师，我发现，变频器输入侧的三相电流不大平衡。我查找了几本关于整流电路方面的书，都没有讲到这方面的问题，是不是变频器出了问题呢？”

张老师说：“这很正常，变频器没有问题。

（1）整流桥接电阻负载 一般半导体书上的整流电路，其负载都是纯电阻，如图7-19所示。变频器输入的三相电压经全波整流后的电压波形具有6个脉波，如图7-19的左侧所示。

每个脉波的上升沿都要轮流地向滤波电容器充电，充电过程是有序的。

在每个脉波的下降沿，实际上是滤波电容器向负载电阻R放电的过程。因为电阻R是常数，所以，每个脉波的放电电流都是相等的。或者说，放电的过程是均等的。

所以，当三相整流桥的负载是电阻时，滤波电容器上的充、放电过程具有‘有序充电，均等放电’的特点。在这种情况下，整流桥的三相输入电流是平衡的。

（2）整流桥接感性负载 变频器的负载是电动机，属于感性负载。如图7-20所示，负载也要向滤波电容器充、放电。并且，由于逆变桥的输出频率是随意的，和输入侧的电流频率不相等，两者对滤波电容器充放电的步调是不一致的。

例如，当输出频率为25Hz时，电流比电压滞后的时间设为7.5ms，如图7-20所示。就是说，在7.5ms的时间段内，负载一直在向电容器充电。而三相全波整流后，每个脉波的时间只有3.3ms，就是说，当整流电路的第2个和第3个脉波来临时，负载还在向电容器充电，第2个和第3个脉波实际上并没有充电，于是6个脉波向滤波电容器充电的有序性被破坏了。

图7-19 三相整流桥向电阻负载供电

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图7-20 变频器内的充、放电情形

再看放电，滤波电容器向电动机的放电电流是正弦电流，是由小逐渐增大的。因此，6个脉波的放电电流也是各不相同的。就是说，放电的均等性也被破坏了。

总之，6个脉波的充电既不有序，放电也不均等，所以，三相输入电流是不平衡的。并且，哪相电流大，哪相电流小，是随变频器输出频率的大小以及负载的轻重而变的，并无规律。”

2.变频器输入电流的谐波分析

小李又问：“还有一个问题，有一家变频器的经销公司为我们配置控制柜时，装了一块功率因数表，运行时，功率因数为‘1’。我们也正因为有这个优点才买了他们的变频设备的。可是，电力公司用他们的仪器测量的结果，功率因数竟不到0.7。我们据理力争，可他们只以他们的仪器为准。为什么两种仪表测量的结果会相差这么大？”

张老师笑道：“那是你们被变频器的经销商忽悠了。或者说，他们自己的确没有弄明白，是‘非故意’忽悠你们的。

（1）输入电流的特点 三相整流桥的输入电路具有如下的特点：因为其输出侧是较高的直流电压。以输入线电压380V为例，输出侧直流电压的振幅值为537V，平均值为513V。输入侧的电压瞬时值只有在超过直流电压的情况下，才有可能出现电流，如图7-21a的右侧和图b所示。显然，输入电流是非正弦波。

图7-21 输入电流的波形及其频谱分析

a）输入电路 b）电流的波形 c）频谱分析

（2）频谱分析 根据频谱分析，其5次谐波和7次谐波的成分比基波分量小不了多少，就连11次谐波、13次谐波和17次谐波也都有相当的份额，如图7-21c所示。