DD01第一章变频器的主电路

1、变频调速使用技术讲座第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图11笼形转子异步电动机的构造a）外形 b）定子 c）转子（短路绕组）2.绕线转子异步电动机旦）b：图12绕线转子异步电动机的构造a）外形和接线 b）转子绕组3.旋转原理也h耗7b)图1 3三相交流异步电动机的旋转原理a）三相交变电流b）三相绕组 c）旋转原理4.基本公式n0 同步转速，即旋转磁场的转速。60fno =pf电流的频率；p磁极对数；nM 转子转速Ai= no nM转差转差率=nn° - n(MS=nonoAi = s 氐nM = no

2、3= no- s ro=no (1-s)=空(1- s)pp2pnonMAls备注123OOO29OO1OOO. O335. 5 7. 5kW293O7OO. O2311 18.5 kW297O3OO. O145 16O kW2415OO146O4OO. O2711 15 kW147O3OO. O218.5 3O kW148O2OO. O1337 315 kW361OOO96O4OO. O43 5. 5 kW97O3OO. O37. 53O kW98O2OO. O237 25O kW图1 5变频可以调速fx(Hz)n ox(r/ min)fx(Hz)n ox(r/ min)5015005015

3、0025750752250515010030001. 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/0 50 Hz=01440r/niin1. 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.能量的载体一电动机的定子电路作用的一方：电源电压Ui反作用的一方：定子绕组的反电动势 曰作功的标志：电路内有电流Ii3.定子绕组的等效电路和电动势平衡方程图1 8异步电动机的磁路a）定子电流的合成磁场b）定子磁动势 c）转子磁动势的去磁作用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I2N1作功的标志：磁路内有磁通i3

4、. 转子的等效电路匝数为怕的统我转子a）磁动势的平衡I b）电流平衡 c）电流矢量图图19转子的等效电路a）笼形转子 b）转子电路 c）等效转子 d）等效静转子e）输出机械能 f） 一相等效电路4. 磁动势的平衡1. 2. 3负载得到机械能时的作功过程1. 能量的载体一机械的旋转系统2. 作功要点作用的一方：电动机的电磁转矩Tm =心2iCOS血反作用的一方：负载的阻转矩Tl作功的标志：拖动系统以一定的转速 nM (= n_)运行1. 2. 4 小结 - -i2 + /0LL图1 12能量传递小结休 息 10 分 钟异步电动机发明于19世纪八十年代，变频器成功于20世纪八十年代交流直流交流F(

5、+)3.3.哦频方法3.变频方法a_OV3EJ_T2ZLVlx ¥2导通¥3*必导通坯+Vab*业bqZL-5 J卜1. 3交一直一交变频器的构成及演变1. 3. 1交一直一交变频器的结构和原理1.基本框图%=阴0 R世=0SEW图1 13交直交变频器框图2. 单相逆变桥1 14单相逆变桥原理 YB/快单相逆变桥电路 bZL1Ia)ZL2所得电压波形b)4.三相逆变桥'/IUTr弋3/xx? j J J j J! ”一ra) Tb)图1 16三相逆变桥a）三相逆变电路 b）输出电压波形1. 3. 2逆变器件的条件和发展1.逆变器件的条件.VI V3V5 5J7VV6

6、5J7V -rT5JV V4全U V W图1 17逆变器件承受的电压和电流（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）起步始于晶闸管图1 18 SCR逆变a）逆变电路 b）电压波形 c）电流波形(2) 普及归功GTR (BJT)b)图1 19 GTR逆变a）逆变电路 b）电压波形 c）电流波形（3）提高全靠IGBT图1 20 IGBT逆变a）逆变电路 b）电压波形 c）电流波形14变频器的输出电压和频率1. 4. 1变频调速出现的新问题1 .从能量关系看主磁通的变化图1 21频率下降出现的新问题2. 从反电动势

7、 看主磁通的变化E1 = KEfx 1尸kf F T3. 磁通增大的后果a)图1 22励磁电流和饱和程度的关系a）简单磁路 b）磁路在不饱和段c）磁路在深度饱和段3. 保持磁通不变的途径（1）从能量角度看保持磁通不变的途径ku = kf产C(2)从电动势的角度看Eix =C产C顶替办法:fxfx / fNUx =50 Hz1. 0380V40 Hz0. 8304V30 Hz0. 6228V20 Hz0. 4152 V10 Hz0. 276V5 Hz0. 138V变频的同时也要变压,ku = kf时，电压和频率的对应关系变频器常称为 VVVF。1. 4. 2变频又变压的具体方法1.PWM （脉宽

8、调制）a）电路框图 b）频率较高 c）频率较低2.正弦脉宽调制（SPWM）图1 25正弦脉宽调制a）电压波形 b）电流波形3.正弦脉宽调制的实现A(+>innnn i n l<Vifl11LJ1 1Jwau*-OTLJLJLLrLrLnrT ?帀仏DJ一七Aa)图1 27双极性脉宽调制B(->ub)1. 5交直交变频器的主电路整流滤波不普通1. 5. 1整流和滤波电路1.滤波电容要均压图1 28整流及滤波电路2. 充电过程要限流a)图1-29合上电源时的充电过程a）直接充电 b）加入限流电阻3. 直流电源指示为安全休息 10分钟1. 5. 2 逆变电路逆变器件旁边为什么要反并

9、联二极管？1逆变电路的结构和输出电压图1 31逆变电路及其输出电压2. R、L电路的复习3. 逆变电路的电流路径（1）电动机状态nM v nou）b）G）图1 33电动机状态a）空载示意图b）矢量图c）电路图 d）电压、电流曲线（2）发电机状态（nM > no）图1 34发电机状态a）重载示意图 b）矢量图 c）电路图 d）电压、电流曲线4. 逆变桥输出的禁忌(1)主电路的输入、输出不允许接错变频器的输入电流 为什么小于输出电流?1. 5. 3主电路各部分的电流1.概述2.变频器的输出电流由图知，变频器输出电流的大小取决于负载的轻重。3.频率下降时各部分的功率和电流图1 39各部分电流的变化规律1. 6变频器的功率因数1. 6. 1变频器的输入电流图1 40输入电流的波形及其谐波分析a）输入电流的形成 b）输入电流 c）输入电流的频谙分析1. 6. 2功率因数的完整定义1.功率因数的两个方面PA = Ucos©S式中，X全功率因数；P有功功率，kW;S视在功率，kVA;COS位移因数；U电流的畸变因数，等于电流基波分量的有效值和总有效值 之比：1l.i2 + i2 + i7+1 _I1. 6. 3提高功率因数的方法1