2.5 载波频率有影响

变频器的输出电压是按载波频率分配的脉冲序列，如图2-37所示。载波频率低，脉冲的分布较疏，如图2-37a所示；反之，载波频率高，脉冲的分布较密，如图2-37b所示。那么，脉冲分布的疏密，对变频器的输出侧，有些什么影响呢？

2.5.1 对输出电压的影响

1.双极性调制的死区

如上述，变频器在进行脉宽调制时，一般都采用双极性调制的方式。双极性调制在运行过程中，同一桥臂的两个IGBT是不断地交替导通的。每一个IGBT从截止状态到饱和导通状态，又从饱和导通状态到截止状态都需要时间。从截止到饱和导通所需时间称为开通时间，从饱和导通到截止所需时间称为关断时间，如图2-38a所示。

在交替导通过程中，如果原来导通的IGBT尚未完全截止，而另一个IGBT又开始导通，则必将造成两个IGBT同时导通的“直通”现象。

为了防止直通，在一个IGBT的截止指令和另一个IGBT的导通指令之间，必须留有死区，死区的时间必须大于IGBT的关断时间，如图2-38b所示。

2.输出电压受影响

死区是不工作的时间，不工作的时间多了，必然会影响变频器的输出电压。

如图2-39所示，交替导通的次数是脉冲个数的两倍。所以载波频率高了，总的死区时间就长了，输出电压将减小。

由图可以看出，如果以载波频率为4kHz时的输出电压为100%，当载波频率增大为14kHz时，输出电压就只有71%了。

所以载波频率高了，变频器的输出电压会有所下降。

2.5.2 对输出电流的影响

载波频率对变频器最大输出电流的影响主要体现在两个方面：

1.线路漏电流增加

载波频率高了，从变频器到电动机的线路之间，以及电动机的线匝之间分布电容的容抗将减小：

式中 XC0——分布电容的容抗（Ω）；

fΔ——载波频率（Hz）；

C0——分布电容的电容量（pF）。

通过分布电容的漏电流将随载波频率的增大而增加，这些漏电流也都要通过IGBT的，从而增加了IGBT的负担，减小了逆变桥向电动机输出电流的能力，如图2-40a所示。

2.开关损失的增加

IGBT每一次状态的转换（每开关一次）都会损失一定的功率，称为开关损失。载波频率高了，IGBT的开关次数多了，开关损失就大了，开关损失将导致IGBT的发热。

所以载波频率高，变频器允许输出的最大电流将减小。如图2-40b所示，如果以载波频率为4kHz时的允许输出电流为100%，当载波频率增大为14kHz时，允许的最大输出电流就只有60%了。

2.5.3 对电磁噪声的影响

在变频器的输出电流中，不可避免地存在着与载波同频率的高次谐波分量，电动机的磁路中就有高次谐波磁通，并在硅钢片中感应出涡流。涡流与涡流之间的电动力使硅钢片振动而产生电磁噪声。

噪声的大小又和人耳对声音的灵敏度有关。当载波频率很高时，人耳的灵敏度较低，噪声就“小”；载波频率较低时，人耳的灵敏度较高，噪声就“大”。

如图2-41所示，当载波频率为4kHz时，噪声可达66dB；而当载波频率为14kHz时，噪声可降低为56.5dB。