載波頻率

載波頻率是在信號傳輸的過程中，並不是將信號直接進行傳輸，而是將信號負載到一個固定頻率的波上，這個過程稱為載入，這樣的一個固定頻率。嚴格的講，就是把一個較低的信號頻率調製到一個相對較高的頻率上去，這被低頻調製的較高頻率就叫載波頻率，也叫基頻。

基本介紹

• 中文名：載波頻率
• 外文名： carrier frequency
• 拼音： zài bō pín lǜ
• 類別：物理學
• 單位：赫茲
• 套用：信號傳輸

定義

變頻器(開關頻率)載波頻率，大多是採用PWM調製的形式進行變頻的。也就是說變頻器輸出的電壓其實是一系列的脈衝，脈衝的寬度和間隔均不相等。其大小就取決於調製波和載波的交點，也就是開關頻率。開關頻率越高，一個周期內脈衝的個數就越多，電流波形的平滑性就越好，但是對其它設備的干擾也越大。載波頻率越低或者設定的不好，電機就會發出難聽的噪音。 通過調節開關頻率可以實現系統的噪音最小，波形的平滑型最好，同時干擾也是最小的。

設計參數

電壓與頻率

對電壓≤500V的變頻器，當今幾乎都採用交—直—交的主電路，其控制方式亦選用正弦脈寬調製即SPWM,它的載波頻率是可調的，一般從1-15kHz，可方便地進行人為選用。但在實際使用中不少用戶只是按照變頻器製造單位原有的設定值，並沒有根據現場的實際情況進行調整，因而造成因載波頻率值選擇不當，而影響正常使用，因此在變頻器使用過程中如何來正確選擇變頻器的載波頻率值亦是重要的事。

功率與頻率

功率模組IGBT的功率損耗與載波頻率有關，且隨載波頻率的提高、功率損耗增大，這樣一則使效率下降，二則是功率模組發熱增加，對運行是不利的，當然變頻器的工作電壓越高，影響功率損耗亦加大。對不同電壓、功率的變頻器隨著載波頻率的加大、功率損耗具體變化。

溫度與頻率

當變頻器在使用時載波頻率要求較高，而且環境溫度亦較高的情況下，對功率模組是非常不利的，這時對不同功率的變頻器隨著使用的載波頻率的高低及環境溫度的大小，對變頻器的允許恆輸出電流要適當的降低，以確保功率模組IGBT安全、可靠、長期地運行。電動機功率大的，相對選用載波頻率要低些，目的是減少干擾(對其它設備使用的影響)，一般都遵守這個原則，但不同製造廠具體值亦不同的。

載波頻率套用

變頻器

變頻器的載波頻率就是決定逆變器的功率開關器件（如：IGBT）的開通與關斷的次數，因此，也稱開關頻率。它主要影響以下幾方面：功率模組IGBT的功率損耗與載波頻率有關，載波頻率提高，功率損耗增大，功率模組發熱增加，對變頻器不利；載波頻率對變頻器輸出二次電流的波形影響：當載波頻率高時，電流波形正弦性好，而且平滑。這樣諧波就小，但是干擾相對要大，反之就差，當載波頻率過低時，電機有效轉矩減小，損耗加大，溫度增高的缺點，反之載波頻率過高時，變頻器自身損耗加大，IGBT溫度上升，同時輸出電壓的變化率dv/dt增大，對電動機絕緣影響較大。假設SPWM波的載波頻率為fc，基波頻率為fs，fc/fs稱為載波比N，對於三相變頻器，當N為3的整數倍時，輸出不含3次諧波及3的整數倍諧波。且諧波集中載波頻率整數倍附近，即諧波次數為：kfc±mfs，k和m為整數。實際的SPWM波，其載波比不一定為整數，此時，為了降低頻譜泄露，可適當增加傅立葉視窗長度，對多個基波周期的PWM進行傅立葉變換（FFT或DFT）。

發電機

電驅動控制系統是以電能為能源，通過電機本體、驅動器、控制器和感測器等環節進行能量變換的電機系統。隨著微電子技術、電力電子技術、電機製造技術以及新型材料技術的飛速發展，特別是現代控制理論技術研究的不斷進步與深入，電驅動控制系統已經廣泛套用於工業、農業、航空航天等多個領域，成為傳動系統的主流實現永磁同步電機系統的高性能控制，獲知電機轉子的位置信號是必不可少的。在傳統的驅動系統中，這些信號通常採用光電編碼器或旋轉變壓器來檢測，這類機械式感測器存在機械安裝、電纜連線、故障等問題，降低了系統的可靠性，而且增加了系統的體積和成本，這都限制了永磁同步電機系統的套用範圍。

無位置感測器

為了解決機械式感測器帶來的各種缺陷，無位置感測器控制技術得到了廣泛的研究和套用。目前，無位置感測器控制技術研究主要分為兩類：基波激磁估算法和高頻信號成份法。基波激磁估算法主要基於電機的基波動態模型。這類方法具有良好的動態性能，但對電機參數變化敏感，魯棒性差。在這類方法中，用於轉子位置估算所需的基波參數與電機轉速成正比，限制了其在零速和低速範圍的套用，只適用於電機在中、高速範圍內的無位置感測器運行為實現全速域範圍內都能精確估算轉子的位置信號，一些文獻提出了高頻信號成份法。這類方法要求電機具有一定程度的空間凸極性，通過追蹤電機轉子的空間凸極效應以獲得轉子的位置信號，因此對電機參數的變化不敏感，魯棒性好。在這類方法中，載波頻率成份法利用逆變器本身的載波頻率成份信號，無需外加高頻激勵就能實現系統的無位置感測器運行，已成為無位置感測。