第7章 变频器及应用

1、第7章 变频器及应用7.1 变频器概述 基本功能：恒压恒频CVCF（Constant Voltage Constant Frequency）的交流电变压变频VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的交流电。 从整体结构上看，电力电子变压变频器可分为交-直-交和交-交两大类。1.交交-直直-交变压变频器交变压变频器 交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，如下图所示。变压变频变压变频(VVVF)中间直流环节中间直流环节恒压恒频恒压恒频(CVCF)逆变逆变DCACAC50Hz整流整流图7-1 交-直

2、-交（间接）变压变频器n由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个“中间直流环节”，所以又称间接式的变压变频器。n 具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器件（P-MOSFET，IGBT等）组成的脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变压变频器，如下图所示。图7-2 交-直-交PWM变压变频器2. 交-交变压变频器 交-交变压变频器的基本结构如下图所示，它只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出，因此又称直接式变压变频器。 有时为了突出其变频功能，也称作周波变换器（Cycloconveter）。交-交变压变频

3、器的基本结构图7-3 交-交（直接）变压变频器 常用的交-交变压变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。 也就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的反并联可逆线路。交-交变压变频器的基本电路结构图7-4 交-交变压变频器每一相的可逆线路三相交交变频电路 三相交交变频电路可以由3个单相交交变频电路组成，其基本结构如下图所示。 如果每组可控整流装置都用桥式电路，含6个晶闸管（当每一桥臂都是单管时），则三相可逆线路共需36个晶闸管，即使采用零式电路也须18个晶闸管。三相交交变频器的基本结构3.电压源型和电流源型逆变器电压源型和电流源型逆变器 在交-直-交变压变频

4、器中，按照中间直流环节直流电源性质的不同，逆变器可以分成电压源型电压源型和电流源型电流源型两类，两种类型的实实际区别在于直流环节采用怎样的滤波器际区别在于直流环节采用怎样的滤波器。下图绘出了电压源型和电流源型逆变器的示意图。 两种类型逆变器结构图7-5 电压源型和电流源型逆变器示意图4.变频器的基本工作原理 1234ABCD4321DCBA整流RST平波驱动电路控制电路电压/电流检测电路电路电路制动电路逆变电路/转速M3保护电路运算电路控制信号输入电路键盘输入显示电路运行状态信号输出通信电路主电路三相电源输入UVW电动机图7-6 变频器的基本结构框图12345678ABCD87654321DC

5、BAUUURSTR1C1R2C2R3C3R73.3M C447n2201680uF1680uF110K110K去控制板电源V710K5R6B-ACDCDC+DC-B+R+V1V4G1G4S16.8MJ1继电器触点电流去电压检测电路去电流检测电路去电流检测电路U相电流取样V3V6G3G6S3去电流检测电路V相电流取样V5V2G5G2S5去电流检测电路W相电流取样WVU去制动驱动电路过电压保护电路整流与滤波电路制动电路逆变电路取样图7-7 主电路原理图7.2 变频器的控制盘及外围电路ABB电气传动系统有限公司生产的ACS510-01系列变频器 变频器的控制盘 控制盘是变频器的人机交互界面，它主要用来显示变频器的运行数据和工作状态、设置变频器运行参数及实现变频器的本地控制。 控制盘可分为两部分：上半部分为显示部分，下半部分为键盘部分。图7-8 ACS510-01系列变频器控制盘1234ABCD4321DCBARL1SL2TL3QMUVW1SCR2AI13AGND410V5AI26AGND7AO18AO29AGND1024V11GND12DCOM13DI114DI215DI316DI417DI518DI619RO1C20RO1A21RO1B222324252627V VV FRO2CRO2ARO2BRO3CRO3ARO3BPEN继电器输出2继电器输出1继电器输出3保护接地屏蔽接入