D9901(新16)第一章变频器的主电路.doc

变频调速应用技术讲座 张燕宾（0717－6833317zyanbin@） 第1章 变频器的主电路 1．1 三相交流异步电动机简介 1．1．1　三相交流异步电动机的构造和原理 1．笼形转子异步电动机 2．绕线转子异步电动机 3．旋转原理 4．基本公式 n0—同步转速，即旋转磁场的转速。 n0＝ f—电流的频率；　p—磁极对数； 　nM—转子转速。 Δn＝n0－nM —转差 s＝＝ —转差率 Δn＝s n0 nM＝n0－Δn＝n0－s n0 ＝n0（1－s）＝(1－s) p 2p n0 nM Δn s 备 注 1 2 3000 2900 100 0.033 5.5～7.5kW 2930 70 0.023 11～18.5 kW 2970 30 0.01 45～160 kW 2 4 1500 1460 40 0.027 11～15 kW 1470 30 0.02 18.5～30 kW 1480 20 0.013 37～315 kW 3 6 1000 960 40 0.04 3～5.5 kW 970 30 0.03 7.5～30 kW 980 20 0.02 37～250 kW 1．1．2　生产机械对无级调速的要求 1．1．3　变频可以无级调速　 fX(Hz) n0X(r/min) fX(Hz) n0X(r/min) 50 1500 50 1500 25 750 75 2250 5 150 100 3000 1．2　电动机在能量转换中的作功过程 1．2．1　电动机从电网取用电功率时的作功过程 1．能量的载体—电动机的定子电路 2．作功要点 作用的一方：电源电压U1 反作用的一方：定子绕组的反电动势E1 作功的标志：电路内有电流I1 3．定子绕组的等效电路与电动势平衡方程 1．2．2　转子从定子侧吸收能量的作功过程 1．能量的载体—电动机的磁路 2．作功要点 作用的一方：定子绕组的磁动势I1N1 反作用的一方：转子绕组的磁动势I2’N1 作功的标志：磁路内有磁通Φ1 3．转子的等效电路 4．磁动势的平衡 　 1．2．3 负载得到机械能时的作功过程 1．能量的载体—机械的旋转系统 2．作功要点 　 作用的一方：电动机的电磁转矩 　TM＝KTI2’ Φ1cosφ2 反作用的一方 ：负载的阻转矩TL 作功的标志：拖动系统以一定的转速nM（＝nL）运行 1．2．4　小结  1．3　交－直－交变频器的构成及演变 1．3．1　交－直－交变频器的结构与原理 1．基本框图 2．单相逆变桥 3．三相逆变桥 1．3．2　逆变器件的条件与发展 1．逆变器件的条件 （1）能承受足够大的电压和电流。 （2）允许长时间频繁地接通和关断。 （3）接通和关断的控制必须十分方便。 2．逆变器件的发展 （1）起步始于晶闸管 （2）普及归功GTR（BJT） （3）提高全靠IGBT  1．4　变频器的输出电压与频率 1．4．1　变频调速出现的新问题　 1．频率下降时的能量变化 2．磁路饱和的结果 3．保持磁通不变的途径 （1）从能量角度看 （2）从电动势的角度看 ∵ E1＝KEfΦ1 ∴ ＝C　→　Φ1＝C 顶替办法：　＝C　→　Φ1≈C ∴　变频的同时也要变压，变频器常称为VVVF。 （3）频率和电压的调节比 当频率为fX时，有： kF＝ —频率调节比 kU＝ —电压调节比 kU＝kF→＝C fX kF UX kU 50 Hz 1.0 380V 1.0 40 Hz 0.8 304V 0.8 30 Hz 0.6 228V 0.6 20 Hz 0.4 152V 0.4 10 Hz 0.2 76V 0.2 5 Hz 0.1 38V 0.1 1．4．2　变频又变压的具体方法 1．ＰＷＭ（脉宽调制） 2．正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ） 3．正弦脉宽调制的实现 （1）单极性调制 （2）双极性调制 1．4．3　载波频率 1．死区的概念 　 2．载波频率与输出电压的关系 设：δt＝6μs， fΔ＝1.5kHz 则： ⅰ）每秒内：Σδt＝6×2×1500＝18000μs＝18ms ⅱ）每周期（20 ms）内：Σδt＝18000÷50＝360μs＝0.36 ms ⅲ）每个周期内所占比例：ξ＝0.36÷20＝0.018 ⅳ）输出电压：UOUT＝380×（1－0.018）＝373V 比较 项目 fΔ＝1.5kHz fΔ＝15kHz δt＝6μs δt＝4μs δt＝3μs δt＝6μs δt＝4μs δt＝3μs