电机及拖动基础 6、电动机的变频控制.ppt

电机及拖动基础 6.1 变频器概述 6.1.1 变频器应用范围 变频器：是一种用来改变交流电频率的电气设备。 变频器还具有改变交流电电压的辅助功能。 变频器主要应用于机电一体化系统。 应用变频调速可以大大提高电动机转速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行。 6.1.2 变频器的分类 　　　现代通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器件 IGBT 或功率模块IPM 组成的PWM逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器，已经占领了全世界0.5～500KVA 中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。 所谓“通用”变频器，包含两方面的含义： （1）可以和通用的笼型异步电机配套使用； （2）具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载。 变频调速的分类 变频调速根据电动机输出性能的不同可分为： （1）保持电动机过载能力不变。 （2）保持电动机恒转矩输出。 （3）保持电动机恒功率输出。 变频调速的主要优点是能平滑调速、调速范围广、效率高。主要缺点是系统较复杂、成本较高。 变频调速的主要特点是什么？ 根据用途的不同，变频器如何分类？ 变频调速的主要优点是能平滑调速、调速范围广、效率高。主要缺点是系统较复杂、成本较高。 变频器按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 问题与思考： 1. 什么是变频器？其功能是什么？ 2. 变频器是怎样分类的？ 6.1.3 变频器基本工作原理 6.2 变频器的组成与控制 主电路与控制电路 主电路的构成 变频器三相逆变桥的控制概念 变频器的控制电路结构 PWM变压变频器的基本控制作用 PWM——脉冲宽度调制 脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，它把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制电流的目的。 变频器基本工作原理 IGBT（绝缘栅双极型晶体管） IGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。 GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。 IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 问题与思考： 3. 简单叙述变频器的工作原理。 4. 变频器的主电路有哪几部分？ 实际应用中，变频器有哪三类主要负载？在控制恒转矩负载时变频器要注意什么？ 变频器在应用中的三类负载是：恒转矩负载、恒功率负载、风机水泵负载。 恒转矩负载的特点是负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定。例如传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载以及吊车、提升机等位能负载都属于恒转矩负载。 变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速下的转矩要足够大，并且有足够的过载能力。如果需要在低速下稳速运行，应该考虑标准异步电动机的散热能力，避免电动机的温升过高。 如何根据不同的负载类型选择变频器？ 通用变频器通常分为三种类型：普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器及矢量控制和直接转矩控制高性能型变频器。变频器类型要根据负载的要求来进行选择。 风机、泵类负载，可以选择普通功能型变频器。 恒转矩类负载可选择高功能型U/f控制变频器。 轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这一类对动态性能要求较高的生产机械，则可以选矢量控制高性能变频器。 6.2.2 变频器的技术指标 1．变频器的额定值 （1）输入侧的额定值 （2）输出侧的额定值 2．变频器的频率指标