音频噪音的抑制技术

VL广是丹怫斯公司的註冊商椁音頻噪音的抑制技術Wh理論上人類的聽覺範圍爲16Hz至20kHz，對大部分成人而言，此範圍還會更窄，通常可聽到噪音上限爲10-14kHz。下面的曲線爲一般人對聲音的頻譜反應，其中2kHz至6kHz的噪音爲最敏感:“20090一11IONX20KZ301002W300IQGO2W2W19tmkftF*(gpB求大多數PWM或WC控制的變頻器爲了產生可變頻率，都具有2到6kHz的載波頻率。該載波頻率經常藉由電動機轉變成音頻噪音傅播出去。從上面的曲線觀察，這正落於人耳最敏感的頻段，即使很小的噪音準位也很容易被察覺因爲它屬於高頻噪音，多數人感到非常厭煩且莫可奈何，理由是高頻噪音很難屏蔽隔離，而且在很遠的距離也能被察覺。產生音嬪集音的原因採用PWM變頻器驅動畫動機時，於載波低頻階段就會產生音頻噪音(低頻失真)此噪音使電動機定子和散熱片於變頻器載波頻率下產生諧振這些機械共振將使電動機如揚聲器一般作用。如果變頻器在較低的載波頻率操作，該噪音就很容易被人所猪到理想的解決方案是在變頻器輸出電壓中消除抑制這種低頻電氣雜訊，然而遺憾的是；若不在變頻器輸出端增設被動元件就達不到此目的。由於低頻噪音般幾乎是在一或二倍載波頻率且以窄頻帶的形式下出現。因此第二種顯著的方法是將載波頻率避開敏感頻段，調升或降低。降低變頻器的載波頻率不是-個很好的方式，這將造成變頻器輸出的電流和電壓波形嚴重畸變，無法產生近似正弦電壘的波形，這意味著對電動機的控制能力顯著F降。降碑音赠術下面將討論四種不同的抑制技術，以便做出盡可能完整的比較。 高固定載波頻率； 自動載波頻率調變(ASFM,AutomaticSwitchingFrequencyModulation)； 隨機載波頻率； LC輸出濾波器固定的高載波頻率高的固定載波頻率(12-20kHz)是降低電動機音頻噪音的傅統方式，然而這種方法有很多缺陷。如：1. 增加射頻干擾：2. 增加漏電流，主要歸咎於較大的RFI濾波器；3. 增加功率損耗，使變頻器增加發熱；4. 增加電動機絕緣破壞的危險性。增加射頻干擾意味著你必須使用-個更大且貴的RFI濾波器，不僅增大漏電流且增加變頻器成本。VL广是丹怫斯公司的註冊商椁VLT變頻器技術資料相封於親笨+阳勺白分Htat的理增加漏電流就產生了涉及防火和人身安全保護的安裝問題，而按造相關法規，對此很難有適當的漏電裝置（RCD）應用。功率損耗的增加使變頻器額外凳熱，如此將縮短變頻器壽命或者需要採用容量較大的元件應用。然而更重要的是，這意味著同樣的變頻器如果以較低載波頻率操作，就能以較低的能量消耗成本去驅動同一台電動機，甚至拖動-台更大的電動機。全球性的調杳已經表明，電動機耗損不受載波頻率的影響進一步還發現，4kHz左右的載波頻率將會使逆變器損耗最小，而且即使在低頻時電壓畸變損失較大，但整體效率在2到4.5kHz範圍卻最高，參見圖表。由於諧振噪音是以載波頻率的倍數產生，因此最好將載波頻率保持在4.5kHz，這樣可以降低能源損耗避免過多的諧振頻率。VLT是丹1弗斯兰司前註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹1弗斯兰司前註冊商檸VLT變頻器技術資料自勤1敝孵調變（ASFM）ASFM是VLT採用的-項先進技術。當負載低於60%滿載負載，就將載波頻率調整到所規劃的最大載波頻率。泵浦和風機負載具有變動轉矩特性，即，當泵浦轉速工作於80%時大約承受60%工作負載，因此大部分時間可以保持高載波頻率，而不需要加大變頻器容量。竟際上，與固定高載波頻率比較，在輕載時使用最高載波頻率對電氣系統效率的影響可說是微乎其微。而且，由於電動機電纜中低頻畸變所引起的平均功率損失相當低，因此總損耗下降，反而有助於節省電費的支出。除此之外，在符合肘頻千擾的要求方面，也將不如固定高載波頻率應用一般，易受到較大的影響。存在的唯缺點是漏電流增加，這不取決於負載，僅僅是變頻器內中間直流電路電流所造成的結果，且與載波頻率有關。然而最大漏電流只出現在負載低於60%時，所以ASFM仍然優於固定高載波頻率的應用技術。這項技術的爭議處是：在50%和100%最大負載之間仍會產生音頻噪音然而，在大部分泵浦和風機應用中，全速下設備因機械振動產生的音頻噪音遠比50%轉速時高，因此載波頻率所產生的噪音將被設備的振動噪音所遮掩。下面公式說明了風機系統中噪音準位增加的關係式：55Log（速度1/速度2）=55Log（1500/750）=55x0.33=16.5dBA丹佛斯公司認爲，根據負載調節載波頻率，在HVAC系統中是比不斷增加載波頻率更好的折衷方法。隨機隨機載波頻率通稱爲“潔淨噪音（WhiteNoise）”技術，這種方式也不會降低變頻器的負載能力。其採行的方法是在基本載波頻率一定的頻帶範圍裡，不斷地改變載波頻率:該技術的主要缺陷是電動機聽起來就好像軸承壞了一般，雖然這種聲音不同於固定載波頻率，但對大多數人來說同樣令人厭煩。LC输出測波器LC濾波器可以裝在變頻器輸出電略中，並產生純正弦波雷壘。由於這種方式完全消除了載波低頻畸變，因此也就完全消除運轉至電動機所産生的噪音。這也就是I兌，電動機運轉性能得到總體上的改善，因此在大多數應用場合，使用變頻器與直接電源下操作電動機運轉便沒有多大差異。某些設備中，電源電壓會產生大量的換相陷波，這些陷波會造成電動機轉矩性能變差，甚至可能損壞電動機。安裝附有LC輸出濾波器的變頻器將完全消除這些陷波對電動機的影響。DanfossVLT設計時考量電壓陷波承受能力，所以運轉操作時將不受其影響。遺憾的是此方法仍存在幾頊缺點1-並沒有將噪音從設備系統中消除，只是轉移到了LC濾波器2. 變頻器與電動機之間產生電壘降；3. 增加裝置成本。自勤能量働鈕當電壓/頻率比（u/f）高於最佳値時，由於定子過激磁將使電動機產生更大的噪音，因此壓/頻比最佳化有助於減少電動機的音頻噪音。DanfossVLT內置有自動能量優化功能（AEO），可以自動依據竜動機負載調整壓/頻比，其主要目的是減少電動機工作的能量損耗，另外附加效益，便是可以將音頻噪音降低達3dBA，這取決於電動機過激磁的程度。電勤機設計的形響値得注意的是，電動機產生的噪音亦取決於電動機的設計及其結構的精密度。分析指出，相同的諧波電流，對於不同的電動機設計有不同的反應。比較兩台電動機；1號電動機，工作於載波頻率附近的音頻噪音比兩倍載波頻率附近時更低也不易察覺；2號電動機則正好相反:兩台電動機主要差別在於1號電動機僅有少數且較長的散熱片，而2號電動機則有很多較短的散熱片。另有調杳顧示，較小的定子和轉子間氣隙也有助於降低電動機的噪音準位。不過這方面的調杳佐證文件並沒有如上述設計問題討論一般，補充說明充分。對多種廠牌和規格的電動機進行調杳後得出以下結論：許多電動機製造商都沒有擁有降低噪音準位的生產技術設計:好的電動機因容量大小有所不同，因此在電動機設計階段中要隔離所有影響相關參數，幾乎是不可能的事。VLT是丹1弗斯兰司前註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料成本與強下圖爲上述不同抑制技術的比較說明。VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料各種降低嫌音技術的比較130VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料100704010價格噪音準位dU/dt4.5kHz ASFM口潔淨噪音技術高載波頻率 LC濾波器RFIIGBT損耗VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料顯然，採用LC濾波器或高載波頻率可以產生最好的效果:但是高載波頻率不僅造成生產成本及價格上升，而且還增加變頻器損耗，產生較高的du/dt和射頻干擾（RFI）現象增加。而採用LC濾波器的唯缺點僅是價格上升。潔淨噪音”技術如果沒有誕電動機釀起來像軸承出了毛病外，不失爲i種優秀的抑制方案。ASFM是-種優於固定低載波頻率的最隹方式，在相同投資的前提下，僅增加了少許系統損失。VLT是丹怫斯门司的註冊商檸VLT變頻器技術資料VLT是丹怫斯门司的註冊商檸