理論上，人類的聽覺范圍為16Hz至20kHz，對大部分成人而言，此范圍還會更窄，通�？陕牭皆肼暽舷逓�10-14kHz。一般來說，人對2kHz至6kHz的噪聲為最敏感。

大多數(shù)PWM或VVC控制的變頻器為了產(chǎn)生可變頻率，都具有2到6kHz的載波頻率。該載波頻率經(jīng)常藉由馬達轉(zhuǎn)變成音頻噪聲傳播出去，正落于人耳最敏感的頻段，即使很小的噪聲準(zhǔn)位也很容易被察覺。因為它屬于高頻噪聲，多數(shù)人感到非常厭煩且莫可奈何，理由是高頻噪聲很難屏蔽隔離，而且在很遠的距離也能被察覺。

1、產(chǎn)生音頻噪聲的原因

采用PWM變頻器驅(qū)動馬達時，于載波低頻階段就會產(chǎn)生音頻噪聲(低頻失真)此噪聲使馬達定子和散熱片于變頻器載波頻率下產(chǎn)生諧振。這些機械共振將使馬達如揚聲器一般作用。如果變頻器在較低的載波頻率操作，該噪聲就很容易被人所聽到。

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(shè)被動元件就達不到此目的。

由于低頻噪聲一般幾乎是在1或2倍載波頻率且以窄頻帶的形式下出現(xiàn)。因此第二種顯著的方法是將載波頻率避開敏感頻段，調(diào)升或降低。降低變頻器的載波頻率不是一個很好的方式，這將造成變頻器輸出的電流和電壓波形嚴(yán)重畸變，無法產(chǎn)生近似正弦電壓的波形，這意味著對馬達的控制能力顯著下降。

目前，大家所熟悉的四種噪聲抑制技術(shù)分別是高固定載波頻率、自動載波頻率調(diào)變(ASFM)、隨機載波頻率和LC輸出濾波器。

2、降低噪聲的技術(shù)

（1）固定的高載波頻率

高的固定載波頻率(12-20kHz)是降低馬達音頻噪聲的傳統(tǒng)方式。然而，這種方法有很多缺陷，如射頻干擾有所增加；漏電流也增加了，這主要歸咎于較大的RFI濾波器；功率損耗也增加了，使變頻器增加發(fā)熱。另外，馬達的絕緣性遭到破壞的危險性也提高了。

增加射頻干擾意味著你必須使用一個更大且貴的RFI濾波器，不僅增大漏電流且增加變頻器成本。增加漏電流就產(chǎn)生了涉及防火和人身安全保護的安裝問題，而按造相關(guān)法規(guī)，對此很難有適當(dāng)?shù)穆╇娧b置(RCD)應(yīng)用。

功率損耗的增加使變頻器額外發(fā)熱，如此將縮短變頻器壽命或者需要采用容量較大的元件應(yīng)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(qū)動同一臺馬達，甚至拖動一臺更大的馬達。全球性的調(diào)查已經(jīng)表明，馬達耗損不受載波頻率的影響。進一步還發(fā)現(xiàn)，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2-4.5kHz范圍卻最高。

由于諧振噪聲是以載波頻率的倍數(shù)產(chǎn)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。

（2）自動載波頻率調(diào)變(ASFM)

ASFM是VLT采用的一項先進技術(shù)。當(dāng)負(fù)載低于60%滿載負(fù)載，就將載波頻率調(diào)整到所規(guī)劃的最大載波頻率。泵浦和風(fēng)機負(fù)載具有變動轉(zhuǎn)矩特性，即當(dāng)泵浦轉(zhuǎn)速工作于80%時大約承受60%工作負(fù)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。

實際上，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(tǒng)效率的影響可說是微乎其微。而且，由于馬達電纜中低頻畸變所引起的平均功率損失相當(dāng)?shù)停虼丝倱p耗下降，反而有助于節(jié)省電費的支出。

除此之外，在符合射頻干擾的要求方面，也將不如固定高載波頻率應(yīng)用一般，易受到較大的影響。

存在的唯一缺點是漏電流增加，這不取決于負(fù)載，僅僅是變頻器內(nèi)中間直流電路電流所造成的結(jié)果，且與載波頻率有關(guān)。然而最大漏電流只出現(xiàn)在負(fù)載低于60%時，所以ASFM仍然優(yōu)于固定高載波頻率的應(yīng)用技術(shù)。

這項技術(shù)的爭議處是：在50%和100%最大負(fù)載之間仍會產(chǎn)生音頻噪聲。然而，在大部分泵浦和風(fēng)機應(yīng)用中，全速下設(shè)備因機械振動產(chǎn)生的音頻噪聲遠比50%轉(zhuǎn)速時高，因此載波頻率所產(chǎn)生的噪聲將被設(shè)備的振動噪聲所遮掩。下面公式說明了風(fēng)機系統(tǒng)中噪聲準(zhǔn)位增加的關(guān)系式：
55Log(速度1/速度2)
＝55Log(1500/750)
＝55×0.33
＝16.5dBA
丹佛斯公司認(rèn)為，根據(jù)負(fù)載調(diào)節(jié)載波頻率，在HVAC系統(tǒng)中是比不斷增加載波頻率更好的折衷方法。

（3）隨機載波頻率

隨機載波頻率通稱為“潔凈噪聲(White Noise)”技術(shù)，這種方式也不會降低變頻器的負(fù)載能力。其采行的方法是在基本載波頻率一定的頻帶范圍里，不斷地改變載波頻率。該技術(shù)的主要缺陷是馬達聽起來就好像軸承壞了一般，雖然這種聲音不同于固定載波頻率，但對大多數(shù)人來說同樣令人厭煩。

（4）LC輸出濾波器

LC濾波器可以裝在變頻器輸出電路中，并產(chǎn)生純正弦波電壓。由于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(zhuǎn)至馬達所產(chǎn)生的噪聲。這也就是說，馬達運轉(zhuǎn)性能得到總體上的改善，因此在大多數(shù)應(yīng)用場合，使用變頻器與直接電源下操作馬達運轉(zhuǎn)便沒有多大差異。

某些設(shè)備中，電源電壓會產(chǎn)生大量的換相陷波，這些陷波會造成馬達轉(zhuǎn)矩性能變差，甚至可能損壞馬達。安裝附有LC輸出濾波器的變頻器將完全消除這些陷波對馬達的影響。Danfoss VLT設(shè)計時考慮電壓陷波承受能力，所以運轉(zhuǎn)操作時將不受其影響。遺憾的是，此方法仍存在幾項缺點：
(1)并沒有將噪聲從設(shè)備系統(tǒng)中消除，只是轉(zhuǎn)移到了LC濾波器。
(2)變頻器與馬達之間產(chǎn)生電壓降；
(3)增加裝置成本。
(4)自動能量優(yōu)化器
當(dāng)電壓/頻率比(u/f)高于最佳值時，由于定子過激磁將使馬達產(chǎn)生更大的噪聲，因此壓/頻比最佳化有助于減少馬達的音頻噪聲。

Danfoss VLT內(nèi)置有自動能量優(yōu)化功能(AEO)，可以自動依據(jù)馬達負(fù)載調(diào)整壓/頻比，其主要目的是減少馬達工作的能量損耗，另外附加效益，便是可以將音頻噪聲降低達3dBA，這取決于馬達過激磁的程度。

3、馬達設(shè)計的影響

值得注意的是，馬達產(chǎn)生的噪聲亦取決于馬達的設(shè)計及其結(jié)構(gòu)的精密度。分析指出，相同的諧波電流，對于不同的馬達設(shè)計有不同的反應(yīng)。比較兩臺馬達：1號馬達工作于載波頻率附近的音頻噪聲比兩倍載波頻率附近時更低也不易察覺；2號馬達則正好相反。兩臺馬達主要差別在于1 號馬達僅有少數(shù)且較長的散熱片，而2號馬達則有很多較短的散熱片。

另有調(diào)查顯示，較小的定子和轉(zhuǎn)子間氣隙也有助于降低馬達的噪聲準(zhǔn)位。不過這方面的調(diào)查佐證文件并沒有如上述設(shè)計問題討論一般，補充說明充分。

對多種廠牌和規(guī)格的馬達進行調(diào)查后得出以下結(jié)論；許多馬達制造商都沒有擁有降低噪聲準(zhǔn)位的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計。好的馬達因容量大小有所不同，因此在馬達設(shè)計階段中要隔離所有影響相關(guān)參數(shù)，幾乎是不可能的事。

4、成本與效益

顯然，采用LC濾波器或高載波頻率可以產(chǎn)生最好的效果。但是高載波頻率不僅造成生產(chǎn)成本及價格上升，而且還增加變頻器損耗，產(chǎn)生較高的du/dt和射頻干擾(RFI)現(xiàn)象增加。而采用LC 濾波器的唯一缺點僅是價格上升。

“潔凈噪聲”技術(shù)如果沒有讓馬達聽起來像軸承出了毛病外，不失為一種優(yōu)秀的抑制方案。

ASFM是一種優(yōu)于固定低載波頻率的最佳方式，在相同投資的前提下，僅增加了少許系統(tǒng)損失。各種降低噪聲技術(shù)的比較4.5kHz ASFM潔凈噪聲技術(shù)高載波頻率LC濾波器價格噪聲準(zhǔn)位dU/dt RFI IGBT損耗。

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