变频技术及应用电子教案教学课件作者宋爽变频第2章课件.ppt

河北工业职业技术学院 第2章 变频器的类型及电力电子器件 2．1 变频器的类型 变频器的分类有六种方式:按变流环节分类，按直流电路的滤波方式分类，按电压的调制方式分类，按控制方式分类，按输入电流的相数分类、按用途分类。 2.1.2 按直流电路的滤波方式分类 按照直流电路的滤波方式不同，变频器分成电压型变频器和电流型变频器两大类。 1．电压型变频器 在交-直-交电压型变频器中，中间直流环节的滤波元件为电容器，如图2-7所示。当采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直，相当于一个理想情况下的内阻抗为零的恒压源。输出交流电压是矩形波或阶梯波。对负载电动机而言，变频器是一个交流电源，可以驱动多台电动机并联运行。 2.1.3 按电压的调制方式分类 按电压的调制方式分为交-直-交变频器，又可再分为脉幅调制和脉宽调制两种。 1.脉幅调制(PAM)。PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式，是一种改变电压源的电压或电流源的电流的幅值进行输出控制的方式。因此，在逆变器部分只控制频率，整流器部分只控制电压或电流。采用PAM调压时，变频器的输出电压波形如图2-9所示。 2.1.4 按控制方式分类 按控制方式分类，不同变频器可以分为 控制、转差频率控制和矢量控制三种类型。 1. 控制 控制即压频比控制。它的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过保持 恒定使电动机获得所需的转矩特性。基频以下可以实现恒转矩调速，基频以上则可以实现恒功率调速。 控制是转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，通用性强，经济性好，是目前精度要求不高的通用变频器产品中使用较多的一种控制方式。 2．矢量控制（VC） 采用 控制方式和转差频率控制方式的控制思想都建立在异步电动机的静态数学模型上，因此动态性能指标不高。采用矢量控制方式可提高变频调速的动态性能。 2.1.5 按输入电流的相数分类 按输入电流的相数分为三进三出变频器和单进三出变频器。 1．三进三出变频器 变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器属于此类。 2. 单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器均属此类，单进三出变频器通常容量较小。 2.1.6 按用途分类 根据用途的不同，变频器可分为通用变频器和专用变频器。 1．通用变频器 顾名思义，通用变频器的特点是其通用性。随着变频技术的发展和市场需要的不断扩大，通用变频器也在朝着两个方向发展:一是低成本的简易型通用变频器；二是高性能的多功能通用变频器。它们分别具有以下特点:简易型通用变频器是一种以节能为主要目的而简化了一些系统功能的通用变频器。它主要应用于水泵、风扇、鼓风机等对于系统调速性能要求不高的场合，并具有体积小、价格低等方面的优势。 高性能的多功能通用变频器在设计过程中充分考虑了在变频器应用中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准备。在使用时，用户可以根据负载特性选择算法并对变频器的各种参数进行设定，也可以根据系统的需要选择厂家所提供的各种备用选件来满足系统的特殊需要。高性能的多功能通用变频器除了可以应用于简易型变频器的所有应用领域之外，还可以广泛应用于电梯、数控机床、电动车辆等对调速系统的性能有较高要求的场合。 2.2 电力电子器件 电力电子器件是组成变频器的关键器件。它们本质上都是大容量的无触点电流开关，因在电气传动中主要用于开关工作状态而得名。通用变频器主电路中的整流电路和逆变电路就是用电力电子器件构成的。对电力电子器件的基本性能要求是能承受较大的工作电流、较高的阻断电压和开关频率，正是实际应用中对这三者提出了越来越高的要求，推动了电力电子器件电力电子器件的发展，也是通用变频器技术发展的基础和关键技术。 2.2.1不可控器件——电力二极管（PD） 电力二极管的外形、结构及电气图形符号 如图2-11所示。从外形上看，电力二极管主要有螺栓式和平板式两种封装。其基本结构和工作原理与电子电路中的二极管是一样的。都是以半导体PN结为基础，是通过扩散工艺制作的，但是电力二极管功耗较大。 2.2.2 半控型器件——晶闸管（SCR） 自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件所取代，但是由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 1. 晶闸管的外形、结构及