新17变频器的主电路

1、变频调速应用技术讲座张燕宾（07176833317zyanbin）为什么要开发变频器？第1章 变频器的主电路11 三相交流异步电动机简介图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）111三相交流异步电动机的构造和原理1笼形转子异步电动机 2绕线转子异步电动机图12绕线转子异步电动机的构造a）外形与接线b）转子绕组3旋转原理图13三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。n0f电流的频率；p磁极对数；nM转子转速。nn0nM转差s转差率ns n0nMn0nn0s n0n0（1s）(

2、1s) p2pn0nMns备 注12300029001000.0335.57.5kW2930700.0231118.5 kW2970300.0145160 kW2415001460400.0271115 kW1470300.0218.530 kW1480200.01337315 kW361000960400.0435.5 kW970300.037.530 kW980200.0237250 kW图14生产机械对无级调速的要求举例112生产机械对无级调速的要求图15变频可以调速113变频可以无级调速 fX(Hz)n0X(r/min)fX(Hz)n0X(r/min)50150050150025750

3、7522505150100300012电动机在能量转换中的作功过程异步电动机在能量转换过程中须克服哪些阻碍作用？121电动机从电网取用电功率时的作功过程图16定子取用电功率的电路a）定子绕组b）三相电路示意图c）单相电路示意图d）绕组的电动势1能量的载体电动机的定子电路2作功要点作用的一方：电源电压U1反作用的一方：定子绕组的反电动势E1作功的标志：电路内有电流I1图17定子绕组的等效电路a）主磁通和漏磁通b）等效电路与电动势平衡3定子绕组的等效电路与电动势平衡方程122转子从定子侧吸收能量的作功过程图18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1能量的载体

4、电动机的磁路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1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3转子的等效电路图110磁动势的平衡a）磁动势的平衡b）电流平衡c）电流矢量图4磁动势的平衡123负载得到机械能时的作功过程图111拖动系统的转矩平衡1能量的载体机械的旋转系统2作功要点作用的一方：电动机的电磁转矩TMKTI2 1cos2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（nL）运行124小结图112能量传递小结休息10分钟13交直交变频器的构

5、成及演变异步电动机发明于19世纪八十年代，变频器成功于20世纪八十年代。为什么期盼了近百年？131交直交变频器的结构与原理图113 交直交变频器框图1基本框图2单相逆变桥图114 单相逆变桥原理a）单相逆变桥电路b）负载所得电压波形3三相逆变桥3变频方法3变频方法3变频方法图115变频方法a）频率较高b）频率较低4图116 三相逆变桥a）三相逆变电路b）输出电压波形4三相逆变桥132逆变器件的条件与发展图117 逆变器件承受的电压和电流1逆变器件的条件（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逆变器件的发展图118SCR逆变）逆变电

6、路 ）电压波形 ）电流波形（1）起步始于晶闸管（2）普及归功GTR（BJT）图119GTR逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形 （3）提高全靠IGBT图120 IGBT逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形变频的同时为什么还要变压？14变频器的输出电压与频率141变频调速出现的新问题 图121频率下降出现的新问题1从能量关系看主磁通的变化2从反电动势看主磁通的变化E1KEfX11KF3磁通增大的后果图122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）磁路在深度饱和段图123保持磁通不变的途径a）频率下降的结果b）变频也要变压3保持磁通不变的途径（1）从能量角度看（2）从电动势的

7、角度看E1KEf1C1C即E1XCfX1C顶替办法：C1C设kfkU则kUkf1C变频的同时也要变压，变频器常称为VVVF。kUkf时，电压与频率的对应关系fXfXfNUX50 Hz1.0380V40 Hz0.8304V30 Hz0.6228V20 Hz0.4152V10 Hz0.276V5 Hz0.138V142变频又变压的具体方法1（脉宽调制）图124 脉宽调制a）电路框图b）频率较高c）频率较低2正弦脉宽调制（）图125 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图126 单极性脉宽调制a）频率较高b）频率较低（1）单极性调制（2）双极性调制图127 双极性脉宽调制整流滤波

8、 不普通15交直交变频器的主电路151整流与滤波电路1滤波电容要均压 图128 整流及滤波电路 2充电过程要限流图129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图130直流电路的电源指示休息10分钟152逆变电路逆变器件旁边为什么要反并联二极管?1逆变电路的结构与输出电压图131逆变电路及其输出电压2R、L电路的复习图132R、L电路的复习3逆变电路的电流路径图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（1）电动机状态nMn0（2）发电机状态（nMn0）图134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

9、图135输入、输出不允许接错a）电源接至输出侧b）接错的后果（1）主电路的输入、输出不允许接错图136输出侧接电容器的后果（2）输出侧不能接电容器变频器的输入电流为什么小于输出电流？153主电路各部分的电流1概述图137变压器与变频器的输入、输出电流a）变压器的输入、输出电流b）变频器的输入、输出电流2变频器的输出电流图138电动机的电流由图知，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与电流图139 各部分电流的变化规律变频调速系统的功率因数究竟是高还是低？16变频器的功率因数图140 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161变频器的输入电流 162功率因数的完整定义图141 滞后电流与谐波电流的功率a）滞后电流的功率b）5次谐波电流的功率1功率因数的两个方面2功率因数的公式cos式中，全功率因数；有功功率，kW；视在功率，kVA；cos位移因数；电流的畸变因数，等于电流基波分量