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文档简介
1、 变频器硬件结构机工作原理变频器硬件结构机工作原理烟草行业变频器应用技术培训班2变频器分类变频器分类n (1)根据变流环节不同分为:)根据变流环节不同分为: 1. 交-直-交变频器先将频率固定的交流电“整流”成直流电,再把直流电“逆变”成频率任意可调的三相交流电。 2. 交-交变频器把频率固定的交流电直接转换成频率任意可调的交流电。n (2 2)变频器按其供电电压分为)变频器按其供电电压分为: 低压变频器 ( 110V 220V 380V ) 、中压变频器 ( 500V660V 1140V ) 和高压变频器 ( 3KV 3.3KV 6KV 6.6KV 10KV )。n (3 3)根据直流电路的
2、储能环节(滤波方式)分为:)根据直流电路的储能环节(滤波方式)分为:1. 电压型变频器其储能元件为电容器。中、小容量变频器以电压型变频器为主。2. 电流型变频器其储能元件为电感线圈 n (4 4)变频器按其功能分为:)变频器按其功能分为: 恒转矩(恒功率)通用型变频器、平方转矩风机水泵节能型变频器、简易型变频器、迷你型变频调速器、通用型变频器、纺织专用型变频器、高频电主轴变频器、电梯专用变频器、直流输入型矿山电力机车用变频器、防爆变频器等。 n 最常用的为交直交电压型变频器最常用的为交直交电压型变频器3变频器电路变频器电路 变频器主回路变频器主回路69. 整流和滤波电路整流和滤波电路7直流部分
3、电压直流部分电压n 极管整流器主要用于极管整流器主要用于PWM变频器。如上图所示,由变频器。如上图所示,由6个二极管构成。该回路叫做三相整个二极管构成。该回路叫做三相整流桥。若电源电压为流桥。若电源电压为Vs(V),则三相整流桥的输出电压),则三相整流桥的输出电压Ed为,为,8交流发生原理n 单相变频器的交流发生原理。单相变频器的交流发生原理。n 9三相变频器的交流发生原理三相变频器的交流发生原理 1011 逆变电路的基本结构逆变电路的基本结构图图3-103-10 逆变电路的结构逆变电路的结构 a a) 逆变电路逆变电路 b b)输出电压波形输出电压波形 c c)输出电压等效波形输出电压等效波
4、形IGBT绝缘栅晶体管绝缘栅晶体管 IGBTIGBT逆变桥逆变桥绝缘栅双极型晶体管IGBT兼有功率三极管和场效应管的优点,即电压驱动,输入阻抗高,饱和压降低,开关频率高等 13PWM控制原理控制原理 理论基础理论基础冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同冲量冲量指窄脉冲的面积效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同低频段非常接近,仅在高频段略有差异n 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波正弦半波N 等分等分,可看成N个彼此相连的脉冲序列,宽度相等,但幅值不等用矩形脉冲代替,等幅,不等宽,中点重合,面积(冲量)相等宽度
5、按正弦规律变化由于各脉冲的幅值相等,所以逆变器可由恒定的直流电源供电。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理论上,这一系列脉冲宽度可以严格计算出来,但较理论上,这一系列脉冲宽度可以严格计算出来,但较为实用的是调制方法为实用的是调制方法tOua)b)图6-3Out14PWM调制分类调制分类n根据调制脉冲的极性可分为:单极性和双极性调制n根据载波信号和基波信号的频率之间的关系,可分为同步调制和异步调制n根据基波信号的不同,可以分为矩形波脉宽调值和正弦波脉宽调制。15单极性调制和双极性调制单极性调制和双极性调制单极性调制n 在调制波的半个周期内三角载波只在一个方向变化,n 所得到输
6、出电压的PWM波形也在一个方向变化的控n 制方式称为单极性PWM控制方式。双极性调制n 在调制波的半个周期内三角载波正负方向变化,所得n 到输出电压的PWM波形也在正负方向变化的控制方式n 称为双极性PWM控制方式。16正弦脉宽调制(正弦脉宽调制(SPWM)17实现实现SPWM(单极性)(单极性)18逆变器的特性逆变器的特性变频器是一种电源变换的设备,给电动机提供的电源必须满足电动机的使用要求。即输变频器是一种电源变换的设备,给电动机提供的电源必须满足电动机的使用要求。即输出正弦波形的电压和电流。出正弦波形的电压和电流。逆变逆变SPWM等幅不等宽的矩形脉冲波形面积,与正弦波形面积等效。等幅不等
7、宽的矩形脉冲波形面积,与正弦波形面积等效。19双极性双极性SPWM20载波频率n 1、载波频率对变频器输出电流的影响n (1)运行频率越高,则电压波的占空比越大,电流高次谐波成份越小,即载波频率越高,电流波形的平滑性越好;n (2)载波频率越高,变频器允许输出的电流越小;n (3)载波频率越高,布线电容的容抗越小(因为Xc=1/2fC),由高频脉冲引起的漏电流越大。n 2、载波频率对电机的影响n 载波频率越高,电机的振动越小,运行噪音越小,电机发热也越少。但载波频率越高,谐波电流的频率也越高,电机定子的集肤效应也越严重,电机损耗越大,输出功率越小。n 3、载波频率对其它设备的影响n 载波频率越
8、高,高频电压通过静电感应,电磁感应,电磁辐射等对电子设备的干扰也越严重。n 4、载波频率对变频器自身的影响n 载波频率越大,变频器的损耗越大,输出功率越小。如果环境温度高,逆变桥上下两个两个逆变管在交替导通过程中的死区将变小,严重时可导致桥臂短路而损坏变频器。21双极性调制的死区及影响双极性调制的死区及影响频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路 分立插脚式元件的驱动电路 光耦驱动电路 电路复杂,集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰 光耦驱动电路是现代变频器设计时被广泛采用的一种驱动电路,由于线路简单,可靠性高,开关性能好,被欧美及日本的多家变频器厂商采用 厚膜驱动电路 专用集成块驱动电路 高频隔离变压器加入了驱动电路中,增强了驱动电路的可靠性,同时也有效地防止了
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