用于交流驱动器PWM逆变器中谐波和损耗的主要来源是什么？

PWM逆变器广泛用于控制各种应用中交流电机的速度和扭矩，例如工业、汽车和可再生能源系统。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。然而，PWM逆变器也会在交流输出电压和电流中引入谐波和损耗，这会影响电机的性能和效率以及电网的电能质量。

PWM逆变器中的谐波

谐波是周期波形的正弦分量，其频率是基频的倍数。在PWM逆变器中，谐波是通过以高频打开和关闭直流输入电压以产生可变交流输出电压而产生的。开关频率和调制技术决定了输出电压的谐波频谱和幅值。谐波会导致电机失真、发热、噪音和振动，还会将谐波电流注入电网，干扰其他设备并导致功率因数问题。

PWM逆变器的损耗

PWM逆变器的损耗是逆变器输入功率和输出功率之间的差值。损耗可分为两大类：传导损耗和开关损耗。当逆变器中的功率器件（例如晶体管或二极管）传导电流并将功率以热量形式耗散时，就会发生传导损耗。当功率器件打开和关闭并经历瞬态电压和电流尖峰时，会发生开关损耗。传导损耗取决于功率器件的额定电流和电阻，而开关损耗取决于开关频率以及电压和电流的上升和下降时间。

谐波和损耗的影响

PWM逆变器中的谐波和损耗会对电机和电网产生负面影响，谐波会降低电机效率、扭矩和功率因数，并增加电机温度、损耗和噪声。谐波还会在电机和电网组件（例如电容器、变压器和滤波器）中引起谐振、过电压和过电流。PWM逆变器的损耗会降低交流驱动系统的整体效率并增加冷却要求和运营成本。损耗还会导致功率器件的热应力和退化，并影响它们的可靠性和使用寿命。

减少谐波的方法

有多种方法可以减少用于交流驱动器的PWM逆变器中的谐波，例如选择合适的开关频率和调制技术以最大限度地减少失真并优化输出波形质量。可以在逆变器的输出端或与电网的公共耦合点使用无源或有源滤波器，以衰减谐波电流并提高功率因数。此外，产生更多电平输出电压的多电平逆变器可以减少电机和功率设备上的谐波含量和电压应力。与传统PWM技术相比，正弦脉冲宽度调制 (SPWM) 或空间矢量调制 (SVM) 技术可生成更正弦的输出电压和电流，谐波失真更低。

减少损失的方法

为了减少用于交流驱动器的PWM逆变器的损耗，可以选择具有低导通电阻和低开关损耗的功率器件，这些功率器件可以在高开关频率和高温下工作。此外，软开关技术可用于最小化开关转换期间电压和电流之间的重叠。死区时间补偿或零电压开关 (ZVS) 可用于消除交叉传导损耗。此外，可以采用最优控制策略根据负载情况和电机速度调整开关频率和调制指数，这将减少损耗并提高效率。