一、概述

　　定義：

　　變頻電機是指變頻器驅動(dòng)的電機的統稱(chēng)。

二、與普通電機的區別

　　1、散熱系統不一樣；

　　2、變頻電機加強了槽絕緣，一是絕緣材料加強，一是加大槽絕緣的厚度，以提高承受高頻電壓的水平。

　　3、增大了電磁負荷。普通電機工作點(diǎn)基本在磁飽和拐點(diǎn)，如果用做變頻，易飽和，產(chǎn)生較高的激磁電流，而變頻電機在設計時(shí)增大了電磁負荷，使磁路不易飽和。

　　另外就是變頻電機一般分為恒轉矩專(zhuān)用電動(dòng)機，用于有反饋矢量控制的帶測速裝置的專(zhuān)用電動(dòng)機以及中頻電動(dòng)機等。

三、試驗與測量

　　變頻器輸出為基波頻率變化的PWM波，其測量方法與傳統的工頻正弦波測量有較大的區別。 

　　1、通常我們說(shuō)的變頻器輸出380V、50Hz，是指其基波（正弦波）為380V、50Hz。變頻器實(shí)際輸出波形為PWM波，除了基波外，還包含載波信號。載波信號頻率要比基波高得多，且是方波信號，包含大量的高次諧波。

　　2、普通萬(wàn)用表一般只能測量45~66Hz或45~440Hz的交流正弦波。部分真有效值萬(wàn)用表的測量頻率范圍要寬得多，許多人認為可以用于變頻測量、測試。其實(shí)不然，因為這種表測量結果把基波和載波都包含進(jìn)去了。比如上述變頻器，380V輸出時(shí)，測量結果一般在400V以上。

　　3、用于變頻測試的儀表應具備在各種PWM波形中分解出其基波的能力，嚴格測量需采用數字信號處理的方式，也就是高速采樣得到樣本序列，再對樣本序列進(jìn)行離散傅里葉變換，得到基波有幅值、相位及各次諧波的幅值和相位。

　　4、也有一種思路認為校準平均值（MEAN）可以替代變頻器輸出PWM信號中的基波成分的有效值。校準平均值在理論上等于正弦波的真有效值，等于正弦調制PWM波形的基波有效值，且實(shí)現簡(jiǎn)單；因此，MEAN值在許多儀器儀表中用于替代正諧波的有效值（RMS）或PWM的基波有效值（H01）的測量。但是，變頻調速技術(shù)日新月異，非正弦調制PWM的應用越來(lái)越多，而且，一般變頻器使用者通常并不了解自己的變頻器采用何種調制模式，MEAN值在PWM測量中局限性越來(lái)越大。

　　因此，變頻調速系統的電參數測試應采用具備合適帶寬的變頻電量變送器（包括變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器和電壓電流組合式的變頻功率傳感器）及寬頻功率分析儀（也稱(chēng)變頻功率分析儀），寬頻功率分析儀對信號進(jìn)行高速交流采樣后進(jìn)行頻譜分析，可以實(shí)時(shí)運算電壓、電流的基波有效值及基波功率，還可計算電壓、電流的真有效值、有功功率及相關(guān)諧波參數。

圖. 專(zhuān)業(yè)針對變頻電機測試設計的WP4000變頻功率分析儀

四、潛力分析

　　眾所周知，電機和電機系統是重要的耗能設備。2010年，中國的電機系統耗電量約占全社會(huì )耗電總量的60%。作為“十一五”期間中國“十大重點(diǎn)節能工程”之一，“電機系統節能工程”在更新改造單機的基礎上，重點(diǎn)推廣變頻電機，提高系統運行整體能效，在5年間形成了每年360億千瓦時(shí)的節電能力；“十二五”期間，計劃在此基礎上，將電機系統運行效率再提高2％~3％，達到年節電能力800億千瓦時(shí)，其中300億千瓦時(shí)來(lái)自電機系統的變頻調速改造?？紤]到全國電機系統每年4000億千瓦時(shí)的節電潛力，我國電機系統還有巨大的改造空間，節能潛力還有待充分挖掘，提高我國電機系統整體運行效率的工作任重道遠。

　　國家發(fā)改委能源研究所能源效率中心副主任熊華文表示，我國電機系統變頻調速改造的節能潛力目前體現在四個(gè)方面：一是2010年，我國交流電動(dòng)機產(chǎn)量達到新的高峰，年均增速達到15％以上，電動(dòng)機的生產(chǎn)量不斷加大。二是現有電機產(chǎn)量中處于較低能效水平等級的仍占較大比重，發(fā)展空間無(wú)限。三是基于對電機系統耗電狀況的分析。四是變頻器市場(chǎng)以年均20％的速度高速增長(cháng)。

　　今后幾年，變頻電機前景會(huì )比現在更加廣闊，源于“十二五”期間變頻調速節能改造的目標——形成年節電300億千瓦時(shí)的能力；很多非工業(yè)行業(yè)變頻技術(shù)應用才剛剛起步，潛力巨大，值得重視；變頻調速技術(shù)與運用高效電機相比，節能效果更明顯。

---