交流异步电动机变频调速设计报告.pdfVIP

绪论

第1章系统总方案确定

1.1变频器的选定

根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电

流型两种：

（1）电流型变频器

电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能

环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦

波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。

（2）电压型变频器

电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容

器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流

环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。

由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功

率，所以其主要优点是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影

响，它主要适用于中、小容量的交流传动系统。与之相比，电流

型变频器施加于负载上的电流值稳定不变，其特性类似于电流源，

它主要应用在大容量的电机传动系统以及大容量风机、泵类节能

调速中。

本次设计中选用交-直-交变频器，采用电压型变频器。

第2章主电路的设计与分析

2.1主电路工作原理

变频调速实际上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电

源。能实现这个功能的装置称为变频器。变频器由两部分组成：

主电路和控制电路，其中主电路通常采用交-直-交方式，先将交

流电转变为直流电(整流，滤波)，再将直流电转变为频率可调的

交流电（逆变）。

在本设计中采用图2.1的主电路，这也是变频器常用的格式。

2

图2.1电压型交直交变频调速主电路

2.2整流电路

整流电路是把交流电变换为直流电的电路。目前在各种整流

电路中，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路，三相桥式全控

整流电路每个时刻均需2个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是

共阴极组，一个是共阳极组，只有它们能同时导通，才能形成导

电回路。由于整流电路原理比较简单，设计中不再做详细的介绍，

其原理如图2.2所示。

图2.2三相桥式全控整流电路

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2.4IGBT简介及驱动要求

IGBT是压控器件，栅极输入阻抗高，所需要驱动功率小，驱

动较为容易。但必须注意，IGBT的特性与栅极驱动条件密切相关，

随驱动条件的变化而变化。

U

(1)随着栅极正向电压GE的增加，通态压降减小，开通损耗

U

也减小.若GE固定不变时，通态压降随集电极电流增大而增大，

开通损耗随结温升高而增大。

U

(2)随着栅极反向电压GE的增加，集电极浪涌电流减小，而

关断损耗变化不大，IGBT的运行可靠性提高。

R

(3)随着栅极串联电阻G增加，将使IGBT的开通和关断时间

di

增加，从而使IGBT开关损耗增加；而RG减小，则又将使dt增大，

从而使IGBT在开关过程中产生较大的电压或电流尖峰，降低IGBT

运行的安全性和可靠性。

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第3章控制电路的设计与分析

3．1驱动电路设计

驱动电路的作用是逆变器中的逆变电路换流器件提供驱动

信号。主电路逆变电路设计中采用的电力电子器件是IGBT，故称

为门极驱动电路。以下将介绍SPWM技术工作原理和设计中所选