矩阵驱动有利于管理驱动谐波

由于其控制能力和效率的提高，变频驱动器(vfd)被广泛用于操作电动机。然而，大多数传统驱动器在功率转换过程中采用非线性电流，由此产生的扭曲电流波形意味着存在高谐波。大量谐波会导致上游电气设备发热，降低功率因数，降低效率，并产生电压谐波，这可能会导致IEEE 519的问题。

谐波的常见解决方案是使用输入谐波滤波器，也称为陷阱滤波器。这些设备“捕获”谐波，以隔离电源与驱动的非线性电流。这些解决方案提供了低谐波，但它们是有代价的。每当向系统中添加设备时，就会产生额外的成本，需要额外的空间，并且效率会下降。陷阱滤波器的替代方案是矩阵驱动技术，它为低谐波提供了一个紧凑的解决方案，而不需要额外的外围设备。

测试谐波

输入电流谐波性能低是采用矩阵技术进行功率转换的关键优势之一。当电机运行时，电流自然地从线路中抽出，谐波水平低。矩阵式驱动器的输入总谐波失真(THD)通常小于5%。输入滤波器减轻了传统驱动器产生的谐波。输入谐波滤波器在额定负载和轻负载下保持低谐波。然而，矩阵驱动器保持较低的谐波比一个驱动器与陷阱滤波器在整个负载配置。

测试效率

矩阵式驱动结构紧凑，设计用于提供低输入电流谐波，驱动效率接近98%。在整个作业范围内保持其高效运行。谐波滤波器意味着额外的设备和线路来维持低谐波。与矩阵式驱动器相比，其结果是在额定功率和整个负载范围内效率较低。

无功功率测试

除了效率较低外，输入谐波滤波器还需要大量的电容来维持低谐波电流的性能。高容量的电容意味着更高的无功电流，在线路和滤波器之间循环，产生额外的损耗，降低系统效率。此外，电力公司开始对总电力使用量(kVA)收取需求费用。大量的无功功率将使千伏安(kVA)膨胀，导致比实际功率(kW)需求更高的公用事业账单。

矩阵设计包括一个小的输入滤波器，以隔离电源与驱动器的ac- ac电源输出，并将再生波形转换回清洁的正弦波，以节省潜在的浪费能源。由于矩阵式驱动器在操作电机时自然地从源处吸取低谐波电流，因此不需要谐波陷阱滤波器。

再生

矩阵驱动器使用双向绝缘栅双极晶体管(igbt)开关直接连接交流输入电源到交流输出电源。这种输入电压与输出电压的选择性直接连接的另一个重要好处是可再生能量可以自动地放回线路上。当这种情况发生时，电压通常被重定向到同一电源上的其他负载，这意味着从公用事业中获得的功率更少，从而降低了公用事业功率消耗和公用事业账单。

输入陷阱滤波器只能减轻输入电流谐波，但没有再生能力。对于trap滤波器的再生，甚至需要更多额外的组件来耗散或再生应用产生的能量，没有这些组件，电机运行期间可能会发生不必要的驱动故障(过电压故障)。这些来自可再生能源的挑战通过使用矩阵驱动技术得以消除。

复杂性

全功率电机和再生低谐波性能提供在矩阵驱动器的紧凑，一体化的包。一个简单的三线进三线出就是它的电源线所需要的全部。陷阱过滤器需要为组成这些过滤器的几件设备提供额外的布线，所有这些设备都需要安装在一个保护外壳或一个更大的面板内。除操作电机所需的驱动器的接线和面板要求外，过滤器的接线和设备。

无故障运行

输入谐波滤波器的构造需要大量的电容来维持低谐波。这种大容量意味着更高的无功电流和更高的kVA要求，这再次降低了效率并增加了运行成本。这些滤波器也可以作为升压电路。当驱动器不操作电机或在轻负载下操作时，输入滤波电路将提高线路电压以提高驱动器的直流母线电压，这可能导致过电压状况。这种情况会导致麻烦的故障，甚至阻止操作。

克服升压影响的唯一方法是增加更多的设备。在空闲和低速运行时，需要添加接触器来隔离电容器。增加设备意味着增加成本，降低系统效率和可靠性。增加接触器可以解决驱动器上的高直流母线电平和过电压跳闸，但利用接触器也可以防止轻负载下的低谐波操作。矩阵驱动器提供无三次操作，无需额外的设备，并在整个速度范围内保持其低谐波性能。

陷阱滤波器可能是一种管理驱动谐波的经济手段;然而，这些滤波器的谐波好处也有缺点。陷阱过滤器增加成本，需要额外的设备，安装空间，安装时间，布线，并降低效率和可靠性。相反，矩阵式驱动技术在操作电机时自然会产生低谐波电流。该技术可以实现紧凑的一体化封装，实现电机再生，使矩阵驱动器在安装、启动和操作方面成为市场上高效的低谐波和再生驱动器。

克里斯托弗Jaszczolt安川美国公司产品经理。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:驱动谐波，矩阵驱动，陷阱滤波器

• 陷波滤波器将电源与驱动的非线性电流分离，以提供低谐波，但它们并不具有成本效益。
• 矩阵驱动技术为低谐波提供了一个紧凑的解决方案，而不需要额外的外围设备。
• 矩阵驱动是一种具有成本效益和紧凑的低谐波和再生驱动，具有较低的能源成本和较少的所需部件比陷阱过滤器。

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