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模块八 交流调速系统 任务名称 变频调速系统的分析、检测与维护 教学目标 知识目标： ①能识读交流调速系统的原理图 ②掌握分析典型交流调速系统所需的知识和方法 ③掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 ④掌握常用电子仪器仪表使用方法 ⑤掌握交流调速系统检测及故障排除方法 教学目标 能力目标： ①会选购和检测变频器 ②能正确使用常用电子仪器仪表 ③具有识读交流调速系统原理图的能力 ④能分析典型交流调速系统的三性 ⑤掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 ⑥能检测、排除交流调速系统故障 教学目标 素质目标: ①养成正确使用电子仪器仪表的习惯 ②培养学生文献检索、资料查找与阅读能力 ③培养自主学习能力 ④培养学生团队精神与协作能力，使学生具有一定的岗位意识及岗位适应能力 教学内容 ①交流调速的基本类型 ②变频调速的构成及基本要求 ③变频器的分类和特点 ④正弦波脉宽调制（SPWM）变频器 ⑤转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 ⑥转速闭环转差频率控制的变频调速系统 ⑦交流调速系统检测及故障排除方法 绝缘栅双极晶体管(IGBT)—正弦脉宽调制(SPWM )型交流变频电路 绝缘栅双极晶体管(IGBT)及其驱动、保护电路 IGBT管的特点 绝缘栅双极晶体管(IGBT)(Insulated Gate Bipolar Transistor)将双极型晶体管和ＭＯＳ场效晶体管两者结合起来，它的前面部分类似ＮＭＯＳ场效应管，它的后面部分则类似双极型晶体管。 其特性兼有ＭＯＳＦＥＴ和ＢＪＴ两者的优点。 IGBT的驱动与保护　 采用EXB841模块驱动IGBT的接线图，其中⑥脚用来采集集电极电压(电流大、电压Uc升高)，若电流过大，Uc升高，则VD1截止，模块内部电路使⑤脚呈现低电平，这样，将使VL导通，发出过电流保护信号； EXB841内部电路使IGBT的栅极呈现 -5V低电平，使IGBT获得可靠截止保护。 输入信号线要求采用屏蔽双绞线。 二极管整流器—IGBT逆变器构成的交—直—交变压变频电路 电路的组成 由二极管整流器和IGBT逆变器构成 其工作原理是先将380V/220V、50Hz的三相交流电，经三相二极管桥式整流器变换成直流电，使直流电再经过又IGBT构成的三相逆变器，通过正弦脉宽调制（SPWM）（Sinusoidal Pulse Width Modulation）控制，变换成电压和频率都可调的三相交流电，去供给三相异步（或同步）电动机。 IGBT—SPWM(电压源型)交流变压变频电路的工作原理 1.逆变器的工作原理 逆变器是将直流电变换成交流电的装置。 图8-4中直流电是50Hz的交流电经过二极管桥式整流后，变换成电压为Ud的直流电源，属电压型。 在由四个IGBT开关管组成的电路中，以V1与V4为一组，V2与V3为另一组，使之交替通、断，便能在负载上形成交流电。 2.正弦脉宽调制(SPWM)的波形分析 3.正弦脉宽调制的实现 综上所述，改变信号电压的频率，即可改变逆变器输出基波的频率(频率可调范围一般为0～400Hz)；改变信号电压的幅值，便可改变输出基波的幅值。载波信号的频率比较高(可达15kHz以上)，在负载电感(如电动机绕组的电感)的滤波作用下，可以获得与正弦基波基本相同的正弦电流 采用SPWM控制，逆变器相当一个可控的功率放大器。 交流调速的基本方案与变压变频的基本控制方式 交流调速的基本方案 转差率为转子与定子旋转磁场的转速差Δn对同步转速n1之比，即　 由上式及n1=60f1/p有 变压变频调速的基本控制方式 异步电动机转速　　　 调节频率f1时，却会改变电动机的磁通。异步电动机每相定子绕组的感应电动势为： 由上式有： 结论：当电压频率变化时，磁极下的磁通也将发生变化。 模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统 模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统原理图 用于0.12～2.2kW鼠笼式电机的速度和转矩控制 “通用”一词有两方面的含义： 一是这种变频器可用以驱动通用型交流电动机，而不一定使用专用变频电动机； 二是通用变频器具有各种可供选择的功能，能适应许多不同性质的负载机械。 通用变频器的功能 通用变频器产品大致分为三类： 1普通功能型 控制通用变频器 2高功能型 控制通用变频器 3高动态性能矢量控制通用变频器 通用变频器的结构 硬件的组成: 1整流单元 2逆变单元 3滤波环节 4计算机控制单元 5主电路接线端子 6控制电路接线端子 7操作面板 8冷却风扇 通用变频器的使用 1、变频器的选择 根据控制功能把通用变频器分为3类:普通功能型 控制变频器;具有转矩控制功能的 控制变频器和矢量控