反饋

VVVF

VVVF，是Variable Voltage and Variable Frequency的縮寫，意為：可變電壓、可變頻率，也就是變頻調速系統。 VVVF控制的逆變器連接電機，通過同時改變頻率和電壓，達到磁通恆定（可以用反電勢/頻率近似表徵）和控制電機轉速（和頻率成正比）的目的，所以多應用在變頻器中，屬於工業自動化領域。

中文名: VVVF
外文名: Variable Voltage and Variable Frequency
含義: 可變電壓、可變頻率

性質: 變頻調速系統
所屬領域: 工業自動化領域
應用範圍: 變頻器
常用地點: 電鐵電機驅動

VVVF基本定義

VVVF正弦電流

(1) 解析

實際上，DF=cosφ就是同頻率正弦電流的功率因數。在電力電子技術未進入實用階段之前，電氣設備中的電流極大多數都是正弦波。所以，人們通常把電流與電壓相位差角的餘弦cosφ就定義為功率因數。

(2) 物理意義

當電流與電壓不同向（假設電流滯後於電壓，這裏的方向指電壓電流矢量的方向）時，在電流的方向與電壓相反的區間，瞬時功率為負功率。其物理意義是:在該時間段內，是器件(電感或電容)中儲存的能量(磁場能或電場能)向電源反饋的過程。

因此，電流中的一部分被用於電源和器件間進行能量交換，而並未真正作功，故平均功率被“打了折扣”。

VVVF高次諧波電流

(1) 解析

在電工基礎裏，非正弦電流可以通過傅里葉級數分解成許多高次諧波電流。或者説，非正弦電流可以看成是許多高次諧波電流的合成。

對於分析非正弦電流的功率因數來説，瞭解高次諧波電流的平均功率是至關重要的。今以5次諧波電流為例，分析如下:

式(6)表明，5次諧波電流的平均功率為0。可以進一步證明:所有高次諧波電流的平均功率都等於0。或者説，高次諧波電流的功率都是無功功率。

(2) 物理意義

如5次諧波電流的瞬時功率中，一部分是正功率，另一部分是負功率。並且，正功率和負功率的總面積正好相等，故平均功率為0。

VVVF非正弦電流

(1) 基波電流與電壓同相位

在基波電流與電壓同相位的情況下，上述的位移因數可不必考慮。

非正弦電流的有效值由下式計算:

式中，I1、I5、I7分別是基波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的有效值（三相對稱電路中不存在以3為倍數的高次諧波電流）。

因為非正弦電流的無功功率是由於電流波形發生畸變而形成的，故其功率因數用畸變因數來表述:

式中，Kd─畸變因數。

(2) 基波電流與電壓不同相

當基波電流的相位與電壓之間存在相位差時，有:

·各高次諧波電流的平均功率仍為0;

·基波電流與電壓之間因有相位差而產生的位移因數必須考慮。

所以，非正弦電流的功率因數的表達式為:

字串2

VVVF變頻器因數

VVVF主要影響

(1) 對電動機的影響

對於電動機來説，功率因數低，將會降低電動機的效率。如功率因數低，意味着電流與電壓之間的相位差較大，故在有功電流I1a相等的情況下，有:

可見，功率因數低的最終結果，是電動機的銅損增加，故效率降低。

電動機效率的降低，雖然是用户應該考慮的問題，但卻並不是供電系統考慮的主要問題。

(2)對供電系統的影響

供電系統在為用户提供電源時，要受到電流大小的制約。因為電流太大了，會使導線發熱嚴重，損壞絕緣。

如果供電線路里無功電流太多了，則有功電流必減小，影響了供電能力。對於供電系統來説，這是更為重要的問題。所以，供電系統總是通過進線處的無功電度表來考察用户的功率因數的。

VVVF變頻器因數

(1)電動機側的功率因數

對於交－直－交變頻器而言，電動機側的無功電流將被直流電路的儲能器件(電容器)吸收，反映不到變頻器的輸入電路中。因此，電動機的功率因數並不是供電系統考察的對象。

(2)變頻器輸入電流的功率因數

變頻器的輸入側是三相全波整流和濾波電路

5(a)所示。顯然，只有當電源線電壓的瞬時值uL大於電容器兩端的直流電壓UD時，整流橋中才有充電電流。因此，充電電流總是出現在電源電壓的振幅值附近，呈不連續的衝擊波狀態。顯然，變頻器的進線電流是非正弦的，具有很大的高次諧波成份。有關資料表明，輸入電流中，高次諧波的含有率高達88%左右，而5次諧波和7次諧波電流的峯值可達基波分量的80%和70%。

如上述，所有高次諧波電流的功率都是無功功率。因此，變頻器輸入側的功率因數是很低的。有關資料表明，甚至可低至0.7以下。

因此，變頻調速系統需要考察的是輸入電流的功率因數。