变频器内部原理培训ppt课件.ppt

变频器内部原理培训,变频器：将电网电压提供的恒压恒频转换成电压和频率都可以通过控制改变的转换器，使电动机可以在变频电压的电源驱动下发挥更好的工作性能。,1,主要的公式,公式：,R为电枢绕组内阻，e为旋转电动势,Km:系数；,：磁通；,：电枢电流,f:旋转速度；N：线圈匝数；,：磁通,2,晶闸管的结构与工作原理,常用晶闸管的结构,螺栓型晶闸管,晶闸管模块,平板型晶闸管外形及结构,（C）,3,1.4典型全控型器件引言,常用的典型全控型器件,（B）,GTR、电力MOSFET和IGBT等器件的常用封装形式。,4,1.4.3电力场效应晶体管,电力MOSFET的结构,是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上多采用垂直导电结构，又称为VMOSFET。采用多元集成结构，不同的生产厂家采用了不同设计。图a)为垂直导电双扩散结构，即VDMOSFET。,图1-19电力MOSFET的结构和电气图形符号,（B）,a）,b）,5,绝缘栅双极晶体管,1)IGBT的结构和工作原理三端器件：栅极G、集电极C和发射极E。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，具有很强的通流能力。,图1-22IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)等效电路c)简化等效电路d)电气图形符号,（B）,6,功率模块与功率集成电路,例：部分功率模块、IPM、电力半导体器件及驱动电路,（A）,7,逆变电路最基本的工作原理改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。,图5-1逆变电路及其波形举例,电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。,阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。,单相桥式逆变电路,S1S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。,（B）,8,6.1PWM控制的基本思想,重要理论基础面积等效原理,采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。,（B）,9,PWM控制的基本思想,若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。,如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,SPWM波,（C）,t,t,t,10,V1和V2、V3和V4的通断彼此互补。在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。,6.2.1计算法和调制法,ur正半周，V1保持通，V2保持断。当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud。当urum时，便以限幅值um作为输出。,52,TMS320F28335,F28335:256Kx16Flash,34Kx16SARAM;128-BitSecurityKey/Lock;Upto18PWMOutputs;SCI,SPI,CAN,I2C,;12-BitADC,16Channels,80-nsConversionRate,53,基于TMS320F28335的电机控制系统,TMS320F28335芯片简介美国TI公司的TMS320C28x系列DSP中的TMS320F28335芯片，这是一款32位定点DSP芯片，具有数字信号处理能力以及强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常适用于电机、马达伺服控制系统等。C28x系列芯片主要性能有：最高150MHz的系统主频，CPU核心电压1.8V/1.9V，I/O口电压3.3VCPU是哈佛总线结构，支持16*16位与32*32位的乘且累加操作，16*16位的两个乘且累加操作。片内具有256K*16位的线性FLASH存储器，1K*16位的OTP型只读存储器。一共具有34K*16位的单口随机存储器。芯片内部有出厂固化好了的8K*16位的BootRom，其内部具有启动判定函数以及标准的数学表。芯片具有外部存储器接口，可扩展多大1MB的存储器，并且具有可编程的等待状态数。通过中断扩展模块支持96个外部中断，但芯片只用到了45个。3个CPU定时器。具有128位的密钥保护，可防止ROM，Flash，OTP中的程序被盗。具有强大的内部外设，包括2个事件管理器，2个串行通信接口，1个串行外围接口，增强的CAN，多通道缓冲串行接口，12位的AD模块，最大的转换速率是12位.5MSPS（80nS）等。12路PWM脉冲宽度调制功能，很方便实现对电机的控制。,54,55,转速测量,利用TMS320F2812的三路中断捕获CAPTURE功能，对不同位置传感器送回的脉冲上升沿进行捕获。再进入中断服务程序计算得到转子位置和转速。需要时，还要对信号进行整形。,56,防止桥臂直通的措施：在TMS320F2812的触发逆变器桥臂的成对信号中有加入触发死区的功能，使桥臂直通的故障不会发生；即桥臂的上、下二个功率器件的门极信号不能同时高，而且一个变低后要延时必要的时间才能使另外的门极信号变高。PWM1PWM2,57,防止直通的方法,对PWM0,PWM1;PWM2,PWM3;PWM4,PWM5;可以用死区寄存器进行死区设置，避免逆变桥发生直通，保证逆变器的正常工作。,58,缺相检测：但缺相时，会出现电压的过零点，光藕原边无电流，副边输出电平的变化，由DSP的对波形边沿进行中断检测得到发生缺相的信息。,59,过流、过压的检测,二