变频器应用 内蒙古科技大学.docx

绪言一、无级调速的历史1902年美国Hewitt发现汞弧单向导性，发明了玻璃制的水银整流器1904年电子管问世，无线电音响广泛应用，但功率小，大功率还得使用水银整流器。1914年美Langmuiv发明汞弧的控制功能，并率先用在热阴极放电管，此时还没有变频技术，因此F-D机组支配无级调速。1930年铁制水银整流器实用化，第一次出现静止电力变换装置随着电力电子技术及微机技术的发展，功率半导体电力变频技术迅速发展，取代水银整流器，20世纪60年后半，从SCR、GTO、BJT（双极型晶体管）MOSFET（金属氧化硅场效应管）SIT（静电感应晶体管）SITH（静电感应晶闸管），MGT（MOS控制晶体管）MCT（mos控制晶闸管）发展到今天的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压IGBT），器件每次更新都为电力电子技术发展注入新的活力，电机调速发展从F-DSCR-D VVVF-D（见书）二、变频技术的发展VVVF→矢量变频→直接转矩控制变频调速（直接在定子坐标系下分析交流电机数模，控制磁通和转速）。三、半导体电力变换技术的发展：朝高性能化、高频化、大容量化发展缺点：①高频电磁噪声电磁干扰（EMI） ②谐波COSΦ↓ 电流畸变， 其它电器故障，设备容量下降，过热、振动。噪声，绝缘老化，谐振 ，误动作等。 解决①误②问题是一个重要的课题。科学家预言：21世纪，电力电子技术连同运动控制将和计算机技术一起成为最重要的两大技术。四、推广变频调速技术的现实意义①加工精度：工艺水平及工作效率上升从而质量和数量提高②体积和重量下降③对风机和泵类负载，节电（20～60）%五、变频器的额定数据和分类1、额定值⑴额定输入值额定输入电压U1N :② 相数：单相、三相③频率f1N ：我国50H（2）输出侧额定值：①额定电压UN：UN 通常为输出最大电压一般UN=U1N.V或KV②额定电压流IN：允许长时输出的最大电流。A或KA额定容量Sn：sn=UNIN KVA配用电机容量PN：在连续不变负载中，允许配用的最大电动机容量 KW⑤过载能力：输出电流允许超过额定值的倍数和时间。一般：150%，1min（3）输出频率指标：①频率范围（fmin～fmax）如（0.1～400）HZ②频率精度 （ fout-fgd）/fmax③ 频率分辨率：输出频率的最小改变量2、分类交一直一交以电流交一交电压型（2）以直流电路储能环节（滤波方式）分类电流型正弦脉宽调制-（SPWM）、中小容量（3）以电压调制方式脉幅调制（PAM）-：电压大小通过调节直流电压幅值实现三进三出变频器（4）以输入电流相数单进三出变频器六、目前市场流行的变频器参考书：（1）PWM变频调速及软开关电力变换技术，陈国呈，机械工业出版社（2）三菱电机朱式会社编：变频器调速用手册，许振茂等译。电器工业出版社1992（3）变频调速应用实践，张燕主编，机械工业出版社2000（4）通用变频器及其应用，韩安荣，机械工业出版社2000第一章：中小容量通用型变频器电路结构一、交一直一交电压型变频器额的主电路1构成：2、主回路（P10图1-1）（1）交一直变换电路①全波整流电路（见P10图1-1）整流元件选择；最大反向电压URM=2Um=2 ××380=1073V,UM=U1N→振幅值最大 整 流电流-IVDM=2I1N（变频器）②滤波及限流电路受容量以及耐压限制，滤波由若干电容串并联组成。（2）直一交变换电路①三相逆变桥电路(逆变器件选择)1）击穿电压 Ucex=2UDMaX=2 ××380=1073,选1200V UDMaX :直流电压最大值 2）集电极最大电流：ICM=2Imax 、Imax=IN②续流电路：作用1）为电动机绕组无功电流返回直流电路提供通道2）当频率下降时，为电动机再生发电电能反馈至直流回路提 供通道 3）为电路的寄生电感在逆变过程中释放能量提供通道 4）为位能负载下放重物发电反馈至直流回路提供通道 （3）能耗制动电路①作用 制动电阻： IB=UD/RB≤IN/2 RB2UD/IN ②构成 功率PB≥αUD2/RB一般α=0.3～0.5，制动常态时α=1.0 制动单元：击穿电压Ucex U1N=380V时选1000V即可 集电极最大电流Icm≥2Iв=2UD/RB（4）、主回路外部接线①输入侧接线:断路器，接触器作用②输出侧接线： 1)变频器与电机之间一般不允许接入接触器，接入接触器时，必须先闭合接触器后变频器再升速。 2）变频器与电机之间一般不需要接入热