一、變頻電源的發(fā)展歷史

　　變頻電源是在國內一般的稱呼，更準確的說，應該叫交流電力頻率轉換器，即Ac power Frequency Converter，一般用縮寫AFC來稱呼。變頻電源的整個發(fā)展史基本是隨著電子器件的發(fā)展而發(fā)展的。
　　80年代前后，電子式變頻電源多以日本的小型儀器電源為主，該類儀器電源多采用晶體放大的方式制作，80年代后通過臺灣傳入中國大陸。該時期的電源特點為：功率小，精度好，效率低。
　　80年代，中國大陸的進出口設備逐漸加大，尤其以微波爐及空調為代表性的電器出口份額增加，因此需求大功率變頻電源進行測試。對于該部分市場應用的需求，原有的產品功率已不能滿足，所以，電源廠家尋求新的技術來擴大電源的功率。根據當時的技術條件及電子器件，主要向兩條路發(fā)展，一方面是保持晶體式的方式不變，采用多機并聯的方式進行擴容；另一種方式是采用功率晶體模組。
　　晶體式多級串聯的方式，需要解決環(huán)流問題，而且效率低，在工業(yè)生產過程中，消耗太大；功率晶體模組變頻方式反應慢，功率有限，工作電壓低，耐壓在600V左右，輸出采用PAM濾波方式（為單方波加低次濾波），輸出波形失真較大。這兩種方式制作的電源產品功率依舊不能滿足日益增長的需求，所以大功率的負載需要變頻測試時，多采用電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）來滿足。
　　電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）在使用過程中，存在磨損，以及效率轉換問題。后來參考美國技術，采用SCR來做逆變器，該方式制作的電源，功率大，能滿足客戶使用，比較好的用于取代電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G），但是該系列的產品有一個較大的缺點，機器在轉換的過程中，噪音非常大，達到70dB<1m
　　隨著半導體技術的發(fā)展，在80年代末，富士生產出了第一代的IGBT，該電子器件的特性集成了GTR及MOSFET的優(yōu)點，開關速度快，通流能力強，故很快就被應用到逆變領域。隨著實力強大的三菱、西門康、英飛凌等廠家在IGBT領域的加入，使得IGBT的發(fā)展速度日新月異，更新換代的速度加快，IGBT的開關速度及通流能力得到進一步的加強，這樣，就使得大功率的變頻電源的制作得以實現。

二、變頻電源的簡介

　　變頻電源是由整個電路構成交流一直流一交流一濾波的變頻裝置，得到了廣泛應用。變頻電源不僅能 模擬輸出不同國家的電網指標，而且也為出口電器廠商在設計開發(fā)、生產、檢測等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真的、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電源輸出。變頻電源是非常接近于理想的交流電源，可以輸出任何國家的電網電壓和頻率。當今國際上先進的變頻電源是采用IGBT逆變輸出技術，用先進微處理器控制設計而成的高性能精密電源，它具有過流、短路、過壓、欠壓、過載等保護及報警故障顯示功能，確保用電設備及變頻電源安全。具有負載適應性強，輸出波形品質好，良好的人機界面，操作簡單，體積小，重量輕等特點。正弦波輸出，可調輸出電壓及頻率的變頻電源為用電設備提供了所需要的交流電。

變頻電源與變頻器的區(qū)別：

　　變頻電源：電源整體統(tǒng)籌設計，經過多年的技術積累，保證電源穩(wěn)定可靠運行。
　　變頻器：通過變頻器組裝的岸電電源生產較為簡單，因其主要部分“變頻器”為購買，所以很難保證變頻器與其他元件的參數相匹配。
　　變頻電源：啟動過程中頻率恒定。岸電電源可以提供純凈可靠、低諧波失真、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電力輸出，非常接近于理想的交流電源。
　　變頻器：變頻器的設計專門針對電動機變頻啟動，啟動時電壓、頻率同步上升，用其改裝的電源，可能會對用電設備造成影響，尤其是變頻器、可控整流、通信設備等。
　　變頻電源：逆變部分采用星型方式，每相可獨立帶載，適應三相完全不平衡負載。不平衡度可達3%以內。
　　變頻器：變頻器采用△逆變，雖然輸出通過變壓器轉變成Y型輸出，但對三相不平衡負載適應性較差，可能會使電動機中逆扭矩增加，使電動機溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗。

三、變頻電源的應用領域

　　主要用于制造或出口貿易商對出口電器產品的用電檢測、調試及用于精密儀器的供電電源。廣泛適用于家電制造業(yè)、電機、電子制造業(yè)、IT產業(yè)、電腦設備、實驗室等。
　　家電業(yè)制造商如：空調設備、咖啡機、洗衣機、榨汁機、微波爐、收錄音機、冰箱、DVD、洗塵器、電動剃須刀等產品的測試電源。
　　電機、電子業(yè)制造商如：交換式電源供應器、變壓器、電子安定器、AC風扇、不斷電系統(tǒng)、充電器、繼電器、壓縮機、馬達、被動元件等產品的測試電源。
　　IT產業(yè)及電腦設備制造商如：傳真機、影印機、碎紙機、印表機、掃描器、燒錄機、伺服器、顯示器等產品的測試電源。
　　實驗室及測試單位如：交流電源測試、產品壽命及安全測試、電磁相容測試、OQC（FQC）測試、產品測試及研發(fā)、研究單位最佳交流電源。
　　航空/軍事單位如：機場地面設施、船舶、航天、軍事研究所等的測試電源。

四、變頻電源產生的問題

　　在工業(yè)調速傳動領域中，與傳統(tǒng)的機械調速相比，用變頻電源調速有諸多優(yōu)點，應用非常廣泛，但由于變頻電源逆變電路的開關特性，對其供電電源形成了一個典型的非線性負載，變頻電源在現場通常與其它設備同時運行，例如計算機和傳感器，這些設備常常安裝得很近，這樣可能會造成相互影響。因此，以變頻電源為代表的電力電子裝置是公用電網中最主要的諧波源之一，其對電力系統(tǒng)中電能質量有著重要的影響。供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1) 稱為諧波次數。電網中有時也存在非整數倍諧波，稱為非諧波(Non-harmonics)或分數諧波。諧波實際上是一種干擾量，使電網受到“污染”，電能質量下降。電工技術領域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其頻率范圍一般 為2≤n≤40。

五、變頻電源的測量方法

　　考慮到干擾變頻電源的主要為諧波，所以建議使用變頻功率測試系統(tǒng)來進行測量。變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數字量輸入變頻功率分析儀，數字量輸入變頻功率分析儀對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數。

---