3．4 非線性負(fù)載實(shí)驗(yàn)及分析

把圖1的負(fù)載換成額定電壓為800V，額定電流為20A的整流橋作為非線性負(fù)載，變頻器輸出電壓為300V，檢查一切接線均無問題后，開始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)情況如下：

1）整流橋輸出電壓波形，如圖7所示，其理論值為515V，觀察波形，實(shí)驗(yàn)值為520V，相差不大，實(shí)驗(yàn)效果還可以；

圖7 整流橋輸出電壓波形

2）變壓器輸出電壓波形，如圖8所示。用頻譜分析儀觀察諧波分布，發(fā)現(xiàn)諧波比較厲害，其中300Hz的諧波最厲害，與60Hz基波相差20.6dB;120Hz，240Hz，1.2kHz，4kHz，8kHz諧波也較厲害，其中4kHz的諧波與基波相差28.8dB，8kHz的諧波與基波相差34dB；

圖8 非線性負(fù)載下變壓器的輸出電壓波形

3）嘗試把濾波電容由1．5μF變?yōu)?μF，發(fā)現(xiàn)高頻部分諧波有所減小，波形更接近正弦波；

4）再把濾波電感由7mH變?yōu)?0mH，發(fā)現(xiàn)諧波分布無明顯變化。

3．5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

在綜合分析了上述實(shí)驗(yàn)波形及數(shù)據(jù)后，總結(jié)如下：

1）當(dāng)變頻器輸出頻率設(shè)定為60Hz時(shí)，變頻電源在各種性質(zhì)的負(fù)載下輸出頻率也為60Hz，波動(dòng)很小，符合設(shè)計(jì)要求；

2）在純阻性負(fù)載情況下，變頻器輸出電壓設(shè)定為300V，變頻電源輸出電壓峰值為540V，在510V

～564V的范圍內(nèi)（理論值的波動(dòng)在±5％范圍內(nèi)）；

3）在感性負(fù)載情況下，由于所用電感的漆包線比較細(xì)，承受電流比較小，最多3A，因此，把變頻器輸出電壓調(diào)節(jié)為230V，此時(shí)變頻電源輸出電壓峰值為420V，照此推論，如果變頻器輸出電壓為300V，則變頻電源輸出電壓峰值為549V，也在510V～564V的范圍內(nèi)，滿足要求；

4）在容性負(fù)載情況下，當(dāng)電阻與電容串聯(lián)時(shí)，變頻器輸出電壓為298.4V，變頻電源輸出電壓峰值為530V；當(dāng)電阻與電容并聯(lián)時(shí)，變頻器輸出電壓為303V，變頻電源輸出電壓峰值為540V；

5）在非線性負(fù)載情況下，變頻器輸出電壓仍然設(shè)定為300V，此時(shí)變頻電源輸出電壓峰值為530V，也在510V～564V的范圍內(nèi)，同樣滿足要求。

4 結(jié)語

本次實(shí)驗(yàn)的目的是想做一個(gè)大功率變頻電源,它應(yīng)該能在各種性質(zhì)的負(fù)載下，輸出穩(wěn)定的電壓和頻率，電壓波動(dòng)在±5％之內(nèi)，即如果設(shè)定變頻器輸出線電壓為300V，變壓器輸出線電壓峰值應(yīng)該在510V～564V的范圍內(nèi)變化。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件的局限性，本次實(shí)驗(yàn)并沒有完全達(dá)到理想的效果，各種負(fù)載下的功率并沒有達(dá)到期望的7500W（每相2500W）。但是，在充分利用已有設(shè)備的前提下，還是得到了比較滿意的結(jié)果，除了容性負(fù)載以外，其他負(fù)載下的輸出電壓都比較穩(wěn)定，基本上都在510V～564V范圍內(nèi)變化，并且除了非線性負(fù)載外（非線性負(fù)載因其自身輸出電流不連續(xù)的特點(diǎn)，決定了其諧波分布必定比較厲害，用LC濾波無法很好地達(dá)到理想效果），濾波效果都非常好，基本控制在3％～5％之內(nèi)。