变频器工作原理.ppt

变频器;一、变频器概述;异步电机调速系统的种类很多，但是效率很高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的主要开展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无级调速。变频器可把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。;;一、变频器概述;VVVF(VariationVoltageVariationFrequency)频率可变、电压可变。;变频器概述;;2.控制方式

变频器用不同的控制方式，得到的调速性能、特性及用途是不同的。

控制方式大体分为开环控制及闭环控制。

开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方式

闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。

现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美，直接转矩控制直接取交流电动机参数进行控制，其方便准确精度高。;二、变频器根本原理;一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电动机和控制电路3大局部组成，

静止式变频装置的输入是三相式单相恒频、恒压电源，输出那么是频率和电压均可调的三相交流电。至于控制电路，变频调速系统要比直流调速系统和其他交流调速系统复杂得多，这是由于被控对象—感应电动机本身的电磁关系以及变频器的控制均较复杂所致。因此变频调速系统的控制任务大多是由微处理机承担。;〔二〕变频调速的根本要求;;〔三〕变频器的分类

1.按变换环节分:

(1)交-交变频器

把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频器。

(2)交-直-交变频器

先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电，又称间接式变频器。;2.按电压的调制方式分:

(1)PAM(脉幅调制)变频器

输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式几近绝迹。

(2)PWM(脉宽调制)变频器

输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。

目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦脉宽调制(SPWM)方式。;3.按直流环节的储能方式分〔对交直交〕:

(1)电流型

直流环节的储能元件是电感线???LF,如下图。

(2)电压型

直流环节的储能元件是电容器CF,如下图。;〔四〕交-交与交-直-交变频器;交交变频;4.1交-交变频器工作原理

单相交交变频电路原理图和输出电压波形

;三相输入单相输出的交交变频电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，其结构如图1(a)所示.

结合图1(a)，下面分析三相输入单相输出的交交变频电路的工作原理：

P组工作时，负载电流io为正；N组工作时，io为负；两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电；改变切换频率，就可改变输出频率wo；改变变流电路的控制角α，就可以改变交流输出电压幅值；为使uo波形接近正弦，可按正弦规律对α角进行调制，在半个周期内让P组α角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。uo由假设干段电源电压拼接而成，在uo一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波如图1(b)。;4.2交-直-交变频器

其结构如下，它由主电路和控制电路组成。

;交-直-交变频器主电路

目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主电路图〔见图1.1〕，它是变频器的核心电路，由整流电路〔交—直交换〕，直流滤波电路〔能耗电路〕及逆变电路〔直—交变换〕组成。;

;一、交－直变换局部

1、VD1～VD6组成三相整流桥，将交流变换为直流。

2、滤波电容器CF作用：

〔1〕滤除全波整流后的电压纹波；

〔2〕当负载变化时，使直流电压保持平衡。

因为受电容量和耐压的限制，滤波电路通常由假设干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。如图中的CF1和CF2。由于两组电容特性不可能完全相同，在每组电容组上并联一个阻值相等的分压电阻RC1和RC2。

3、限流电阻RL和开关SL

RL作用：变频器刚合上闸瞬间冲击电流比较大，其作用就是在合上闸后的一段时间内，电流流经RL，限制冲击电流，将电容CF的充电电流限制在一定范围内。

SL作用：当CF充电到一定电压，SL闭合，将RL短路。一些变频器使用晶闸管代替〔如虚线所示〕。

4、电源指示HL

作用：除作为变频器通电指示外，还作为变频器断电后，变频器是否有电的指示〔灯灭后才能进行拆线等操作〕。;二、能耗电路局部

1、制动电阻RB

变频器在频率下降的过程中，将处于再生制动状态，回馈的电能将存贮在电容CF中，使直流电压不断上升，甚至到达十分危险的程度