变频器输出正弦波滤波器

时间：2020-12-28

变频器输出正弦波滤波器

**：对于感性负载
我们知道，电感的表达式是：，式中的就是电流对时间的变化率。
显然，方波的要大于正弦波。因此，在方波电源中电感器件产生的反向电动势一定大于正弦波电源产生的反向电动势。
同时，由于方波的电压脉冲上升沿斜率为，因此凡带有铁磁体的材料它的磁通会变大，波形会变宽。
这样一来，会出现何种结果呢？电机会严重发热，钢结构的涡流会增加。它的直接后果是冰箱电机和空调电机会提前老化。并且所有带有电机的电器，例如吹风机、干衣机和吸尘器等等，都会出现问题。
*二：对于阻性负载
由于方波电源的有效值大于正弦波电源的有效值，所以所有阻性负载的发热功率会加大。例如电炉、电饭煲和电炒锅之类的电器发热会加大，白炽灯会更亮，而女孩子用的加热头发的电器（我不知道叫做什么名字，笑！）可能会把头发给多烧几根，而男生用的剃须器也可能手感更热。
看来这是好事，但电线和电缆的阻性发热也趋于严重，因此现有的导线将提前老化，甚至出现绝缘破坏的漏电事故。
*三：对于容性负载
同样由于方波的电压脉冲上升沿斜率为，因此对电容器件输出的波形会产生很大的影响。我们来看下图：
对于图1，若RC的乘积小于方波频率，则电容上的电压会下降；若RC的乘积大于方波频率，则此积分电路的输出电压会上升。
对于图2，若RC的乘积小于方波频率，则此微分电路电阻上的输出电压会上升。
这样一来，对家用电器会产生何种后果？答案是：家用电器中的电源部分会受到重大影响。不管是电视、电话，甚至是手机充电器，都会受到一定程度的冲击，其效果就是加剧了电器内部电源的发热。
下图是充电器电路板：
我们看到其中有电感，有电容，还有其它元件。通过前面的描述，我们可以推测，在方波下，这些元件的发热必然严重，整个电源的工作会受到严重影响。
对于普通的双股线，也由于电容效应，也包括邻近效应在内，电线也会发热。再加上电线的阻性发热，则合并后的线缆发热会越加严重起来。
*四：对于线路保护
下图是居家的配电箱，我们能看到其中的微型断路器面板。所谓微型断路器，就是俗称的空气开关：
对于方波电源，由于电压方波脉冲的垂直上升沿的原因，断路器的磁脱扣器动作会提前，因此断路器有可能把正常运行的较大电流认为是短路并加以保护跳闸。
同样，方波电源的有效值更大，因此断路器的热脱扣器也会提前动作，把正常运行的较大电流当作是过载电流，并加以保护跳闸。
其后果是：我们天天就守着总开关，不停地合闸和分闸。笑！
剩余电流保护装置也即漏电开关则不会受到影响。
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以下用高中生能看懂的方法，来探讨方波电源和正弦波电源下短路电流对线路的冲击作用。当然，不感兴趣就将这段文字忽略：
由毕奥萨法尔定律，我们可以推得两条导线之间的电动力作用：

在这里，Kh是回路系数，Kc是截面系数。
如果方波电源和正弦波电源分别在完wei全相同的电路中流过，我们只需要分析电流的区别即可。
设正弦波的电流为：
于是电流的平方为：
这里的I是有效值。
我们把电流值代入到电动力表达式中，我们发现电动力由两部分构成。
**部分是：，也即电动力的稳定分量。注意，这里的I是正弦电流的有效值。
*二部分是：，也即电动力的脉动分量。同样注意到这里的I是正弦电流的有效值。
即：
仔细观察一下，因为余弦的值域是【-1，1】，因此电动力的较大值为稳定分量的两倍，而较小值为零。也即：，
那么这个结论对于方波电源是否成立？
我们发现对于方波来说，根本就没有较小值，而且电流的有效值就等于电流的较大值，也即：

注意这里的电流不是有效值，而是较大值Im。

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