變頻器產生諧波的主要原因與機制

變頻器的節能原理在於其能夠調整電壓輸出的頻率，以控制電機或其他負載的速度，達到節省能耗的目的。以下詳細說明其原理：

• 調整輸出頻率：變頻器可以將固定頻率的交流電轉換為頻率可調的交流電。透過控制輸出電壓的頻率，變頻器可以調整電機的轉速。
• 按需供電：傳統的電機運轉速度是固定的，因此無論負載大小都以相同的速度運轉，造成能源浪費。變頻器則可以根據拖動負載的大小來調整電機的轉速。當負載較小時，降低電機轉速，反之亦然，實現「物有所用」，避免能源浪費。
• 節省能耗與保護電機：透過調整電機轉速來匹配實際負載需求，變頻器不僅能達到節省能耗的目的，還能延長電機的使用壽命。

簡而言之，變頻器的節能原理是透過調整電機的運轉速度來適應不同的負載需求，從而減少不必要的能源消耗。與傳統固定轉速的電機相比，變頻器能更有效地利用電力，達到節能效果。

值得注意的是，雖然變頻器具有節能的優點，但其內部電路特性也會產生諧波。變頻器產生諧波的主要原因與機制，可以從以下幾點說明：

• 整流電路的非線性特性：變頻器輸入端的整流電路屬於非線性負載。當輸入正弦電流信號通過整流電路時，會被整形成脈衝波，而非原本的正弦波形。這個過程會產生大量的諧波分量，並反饋回電網，影響供電設備的正常運作。
• PWM 調製電路的高頻特性：變頻器輸出端的逆變電路，會對整流後的直流信號進行 PWM（脈衝寬度調製）調製。PWM 信號由許多高頻脈衝組成，因此含有豐富的高次諧波。這些高次諧波可能會導致輸出設備產生噪音、發熱，甚至造成損壞。
• 諧波的產生機制：簡單來說，變頻器內部包含的整流電路和 PWM 調製電路，因為其電路特性，在交流電轉換過程中，會產生非理想的波形（例如脈衝波或 PWM 波），這些非理想的波形包含了許多額外的頻率成分，也就是所謂的諧波。這些諧波會干擾正常的電路運行，並可能對電網和設備造成負面影響。

總結來說，變頻器的諧波產生主要來自於其內部整流電路將正弦波轉換成脈衝波，以及逆變電路使用 PWM 調製產生高頻信號的過程。這些過程產生了高次諧波，可能對電力系統和設備造成不良影響。

為了準確測量這些諧波，需要使用高精度的儀器，如EDC電力品質分析記錄儀。該儀器具有高精度和諧波分析能力，可以對變頻器的輸出的諧波進行測量，並分析其諧波含量。