变频器重点技术的开发现状

变频器的高效率化和功率密度的提高是十分必要的，但SiC 功率模块目前仍存在批量化生产中一些急待解决的技术课题。

3.2 环境协调技术

现在的PWM 变频器，在克服电源高次谐波及EMI 等对周边环境的影响，以满足用户要求方面还存在一些问题。今后的变频器应解决电磁环境的课题，使变频器不对外围设备造成不利影响。

PWM 变频器需要解决的研究课题有：

(1)由电源高次谐波，共模式(Common-mode)电流，传导与放射噪音导致的周边机器的误动作;

(2)由电动机浪涌电压导致的电机绝缘劣化;

(3)由轴电流导致的电动机轴承损坏等。

电源高次谐波产生的原因是：电容输入型整流回路的输入电流为脉冲电流，结果在电源侧就形成了含大量高次谐波成分的电流。共模式电流是因产生的共模式电压通过电动机的电缆及寄生电容而流过的电流，这也是传导噪音的形成主因。

电动机的浪涌电压则是：变频器和电动机因连结电缆分布电路所产生电压波形的共振。电动机端子上会出现尖峰信号，其峰值电压将引起电动机线卷的局部放电。

起因于PWM变频器的轴承损坏原因是：在加有轴电压的电动机轴承上，因电气放电形成的轴电流而导致损坏。这一轴电压是由变频器输出的共模电压，经电动机各部的杂散电容分压出来的，轴电流的大小则取决于轴电压的高低或开关器件

dv/dt的大小。

为了解决这些课题，如图12 所示开发了滤波器电路。这是与矩阵式变换器组合的例子，也可以与变频器组合。滤波器回路包括：配置于矩阵变换器输出的标准模块滤波器和共模式滤波器，以及配置于输入侧的EMI(电磁干扰)滤波器。其中，标准模块滤波器能将输出的PWM(脉宽调制)波形变成正弦波，解决了微浪涌的问题。而共模式滤波器能抑制输出的共模成分，故能减小高频的泄漏电流。由于轴电流的减小则可避免轴承的损坏。同时，因为共模式滤波器能抑制输出共模成分，输入侧EMI 滤波器可大幅度减小尺寸(小型化)，EMI滤波器旨在减小端子电压降低噪音;而且，EMI 滤波器的接地电容能达到极小化。一方面降低了发生触电事故危险的基波泄漏电流，一方面能清除端子杂音电压的超标值。图12为与原来PWM的波形对比，利用现在开发的滤波器能成功解决上述的诸项研究课题的矩阵式变换器。