第二章变频器基本实务.PDF

第二章 變頻器基本實務 2.1簡介 變頻器隨所採電路組態、PWM 機構以及動態控制方式，具有不 同之輸出性能，而有不同之適用場合 ，典型之應用例有：電子照明、 LCD背光顯示變頻器、不斷電電源供應器、各式交流馬達驅動系統、 振動機、空調機、設備測試萬用型交流電源系統、分散式配電網路中 之介面轉換器、感應加熱等 。影響變頻器輸出特性之關鍵因素有： PWM 切換控制方式、空檔時間效應及補償控制、直流鏈之電壓變動 效應、建立直流鏈電壓之前端AC/DC轉換器、輸出 濾波器、隔離變壓 器之型式 與設計 、非線性負載效應、動態控制 策略等。本論文旨在從 事模 組化數位變頻器系統之研製 ，為使變頻器具良好之輸出特性，宜 對上列關鍵事 務有徹底之體會 ，並據以從事其電路組 成元件及控制器 之妥善分析 、設計與實作 。本章將探究瞭解變頻器之 一些基礎知識及 其輸出電 力品質參數，接著介紹一些具電氣隔離單相變頻器之電路組 態及 其模組化連接應用例。 2.2 切換控制技術 2.2.1 直接責任週期電壓 控制 單相電壓源變頻器之切換控制技術大致可分為方波切換、正弦脈 寬調變及 其修正、空間向量 測控制 等。以下簡 述一些切換控制技術 及 其輸出特性。 7 2.2.2 方波切換 方波變頻器之輸出電壓為 定電壓可變頻 率(Fixed-voltage variable- frequency, FVVF) ，如需調壓 ，則需調控 其輸 入電壓 ，此即從事脈幅 調變 (Pulse amplitude modulation, PAM)控制。以直流鏈電壓為 之橋 V 式變頻器為例，方波變頻器之輸出電壓 特性為 ： dc 基本波之幅度 ：ˆ 。 V 4V / o1 dc ˆ ˆ 諧 波電壓之幅度 ： h 3,5,7,... 。 (V ) (V ) / h, o h o1 開關利用 率(Switch utilization ratio, SUR) = 1/ 2π 0.16 。 此型變頻器具有低 切換損失 ，但因輸出之電壓含低次諧波成份 ， 不適於高性能應用場合。 2.2.3 脈寬調變切換 脈寬調變變頻器 在同 一級 具有可 變電壓 及可 變頻 率 (Variable-voltage variable-frequency, VVVF)之能力，最簡單 之脈寬調 變技術為以載 波為 主(Carrier-based)之正弦波脈寬調變 (Sinusoidal PWM, SPWM)技術 ，其中之關鍵 參數定義如下： ˆ V f ma cont 波幅調制指數 ，mf tri 頻率調制指數 (2.1) ˆ V f 1 tri ˆ ˆ 其中： 控制弦波電壓之幅度 ， 三角載波 之幅度 ，f 控制 V