电压源逆变器与电流源逆变器性能对比

关键字：电压源逆变器

 电流源逆变器 性能对比 

　　

1 引言

　　交

-直-交变频器的中间直流环节如果是用大电容平波通常称为电压源型变频器。如果分

开来称呼，则其后端逆变器部分叫电压源逆变器

(vsi)，产品 gb 和 iec 标准也是这种称呼。其

前端整流部分对电网而言是一个谐波源，也就叫电压型谐波源。与此相对照，交

—直—交变

频器的中间直流环节如果用大电感平波就分别称为电流源型变频器、电流源逆变器

(csi)、电

流源型谐波源。之所以要特别区分变频器为电压源和电流源两大类是因为他们的交流输入电
流波形和变频后输出的交流电压和交流电流的波形及性能都有很大的不同。
　　

2 电压源逆变器(vsi)

　　国内应用的低压变频器几乎全是电压源型，中间直流是用电容平波，直流电压比较稳
定，它的逆变器输出的电压波形决定于逆变器的控制和调制方式，大体上可分为两类电压
波形。

?

　　

2.1 矩形波电压输出

　　如果输出是双重的，也可以是

“凸”字形电压波，总之离正弦形相去较远，也就是说电

压波形中除了基波外，还有许多谐波电压，至于在这种电压波形下产生的电流则决定于电
动机

(还串有一段支线电缆)的阻抗(基波阻抗和谐波阻抗)，输出的基波电压分量/基波阻抗

可得到基波电流，输出的谐波电压分量

/谐波阻抗可得到谐波电流，电动机的基波阻抗是感

性的，因而其谐波感抗

xh 为基波感抗 x1 的 h 倍(h 为各次谐波的谐波次数)，矩形波电压的

谐波电压分量为基波分量的

1/h，因此，输出矩形波电压，得到的各次谐波电流为，以 5 次

谐波电流为例约为基波电流的

1/25=4%，7 次为 1/49

≈2%，虽然谐波电流成分不大，但对

电机仍有一定的负作用。变频器输出的谐波成分以谐波电压危害严重，表现为电压峰值和电
压上升率

dv/dt，它威胁着电机的相间绝缘、对地绝缘和匝间绝缘，主要是电机进线处的头

几匝，对高压电动机这个问题更为突出，这在文献

[1]中已有论述。

　　矩形波或

“凸”字形波电压输出的变频器现已少见。

　　

2.2 pwm 调制波电压输出

　　这是现今最大量变频器

(无论是低压或高压变频器)的输出电压波形，由于采用了正弦

调制

spwm，或其他更好的调制方式，使输出电压波形接近正弦波，这是指调制波的包络

线而言的，但每单个调制波的

dv/dt 更大了，这是因为调制频率达到上千 hz，为减少电力

电子器件的损耗和发热，采用的是高速通断器件。不但每次的

dv/dt 更大，而且是反复加上

dv/dt。由于行波现象，加到电机端上的电压峰值也更高(不超过直流中间电压的 2 倍)。至于
输出的电流波形和上一节输出的矩形波电流相比，则谐波电流分量更小，电流波形相对更
接近正弦波，这也就是为什么要采用

pwm 调制的理由。但 du/dt 和电压峰值的威胁仍然存在

还更严重。此外还有许多对电机不利的影响如轴电流等。
　　

2.3 对策

　　欲减少变频器输出中含有的浪涌的严重程度，在一定的条件下，可采取对策

(连同其效

果

)如下：(详见 iec 标准[1])