变频技术的原理与功能应用

1、变频器的基础知识交流，LTTL1314 2008-09-01，纲要，变频器的发展和主要相关技术变频器的主要构成及其工作原理变频器的各种功能和应用，变频器的发展和主要相关技术，第一节：变频器的发展和主要相关技术，电气传动系统的概要交流(粗略的构成：中间传动机构，交流电源输入，终端机械，交流电动机，直流调速装置，直流输出，皮带轮，齿轮箱等，直流电动机，交流调速装置，运行机构，逆变器，逆变器的发展和主要的相关技术， 逆变器的工作原理为，交流电机的异步转速的公式单位： n60 f(1s)/p (1)中n鼠笼式电机的转速； f鼠笼式电机的频率s电动机的滑动率p电动机的极对数。 由式(1)可知，电动机的输

2、出转速与输入的电源频率、滑差率、电动机的极对数有关，因此，交流电动机的直接调速方式主要有极调速(调整p )、转子串联电阻调速或串联调速、或者内反馈电动机(调整s )或逆变器调速(调整f )等。 我们现在使用最广泛的是变频调速，转速n与频率f成比例，只需改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机的转速调整范围非常宽。 变频器通过改变电机的电源频率来实现速度调节，是理想的高效高性能调速手段。 交流电滚子的同步转速式二进制位： n60 f/p，因此变频器也可调速。逆变器的发展和主要相关技术、逆变器的发展史、逆变器相关技术(即发展基础)电力电子技术半导体功率老虎钳是从G

3、TO (可截止男同性恋晶体管)、电力晶体管(大功率晶体管)、BJT (双和型晶体管)、MOSFET (金属氧化硅增强型场效应晶体管)到今天的微处理器技术随着微电子学技术的发展，数字控制处理芯片的运算能力和可靠性大幅度提高，可以取代传统的模拟器件操纵系统。 当前，适合于交流传动系统的微处理器有单片微型计算机、数字信号处理器(DSP )、专用IC集成电路(ASIC )等。 目前，多种电脑CPU协同工作：管理、核心、牛鼻子板、上位机等。 核心控制算法的实时完成、功率老虎钳驱动信号的产生和系统的监控保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供了较大的灵活性，并且由于控制支重轮的硬件电路标准

4、化程度高、成本低，微处理器构成了整个数字控制系统而高控制论的进步应用矢量控制技术、直接扭矩控制技术及现代控制理论。 网络技术LAN、网际网络、远程监视Profibus BUS、Interbus-S、Device NET、I/o接口、变频器的发展和主要相关技术、变频器控制方式的发展、变频器的发展和主要相关技术、V/F控制、空间向量调制矢量变换控制、结构变化控制、直接转矩控制、自动智能控制、逆变器技术包括： 1、网络知识分子2、特殊化和一体化3、环保无公害4、替代能源对应、V/F控制和U/f=C的特征，控制电路的结构简单、成本低、机械特性的硬度也好，一般然而，该控制方式在次低频时，由于输出电压低，

5、因此在定子电阻的电压降的影响下转矩变得显着，输出最大转矩减少。另外，其机械特性毕竟没有直流电滚子的硬度，动态扭矩能力和静态调速性能还不够一盏茶，系统性能不高，控制曲线随负载的变化而变化，扭矩响应慢，电机扭矩利用率不高，低速时由于定子电阻和逆变器死区效应的存在，性能降低，稳定性差因此，也研究了矢量控制逆变器的调速。 电压空间向量(SVPWM )控制方式以三相波形整体产生效果为前提，以接近电动机的空气隙的理想的圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，进行控制使得内接多边形接近圆。 在实践中使用之后，引入改进的、即频率补偿，种子文件并估计可以消除速度控制误差的交链磁通的幅度，从而使消除低速时定

6、子电阻影响的输出电压、电流成为闭环，并提高动态精度和稳定性。 但是，由于控制电路的网络链接较多，没有引入扭矩的调节，因此，系统的性能根本没有得到改善。变频器的发展和主要相关技术、矢量控制、变频器的发展和主要相关技术；1 )基本思想；1 )直流电滚子的分析被公认为在变频器调速技术成熟前，直流电滚子的调速特性最好。 探明原因是，具有2个非常重要的特征的： (a )磁场的特征是，如图(a )所示，主磁场和电子磁场在空间上垂直。(b )电路的特征励磁电路和电子电路如图(b )所示是相互独立的。 调节转速时，只调节任一回路的残奥仪表。 2 )逆变器的矢量控制模式按照直流电动机的控制特征，对于调整频率的规

7、定信号，分解为具有与直流电动机相同特征的励磁电流信号i*M和转矩电流信号i*T，假想视为两个旋转的直流磁场信号。 给出的信号改变时，与直流电滚子一样，只改变一个信号，使异步电滚子的调速控制具有与直流电滚子类似的特征。 对控制电路分解的控制信号i*M和i*T，根据电动机的残奥仪表进行一系列的等效变换，获得三相逆变桥的控制信号i*A、i*B和i*C，如图所示，控制三相逆变桥。 由此，得到与直流电滚子类似的硬机械特性，提高了次低频时的带负荷能力。变频器的发展和主要相关技术、矢量控制、3 )矢量控制的主要优点次低频扭矩大： 1Hz (或0.5Hz )下运行时产生一盏茶扭矩，V/F控制方式下不发生容易遇

8、到的磁路饱和现象。 机械特性好：整个频率调整范围，具有坚硬的机械特性，所有机械特性基本平行。 动力响应好：特别是有转速种子文件反馈的矢量控制方式，其动力响应时间一般小于100ms。 会四象限运转。 矢量控制，逆变器的发展和主要相关技术，逆变器的主要结构和工作原理，第二节：逆变器的主要结构和工作原理，逆变器的分类分为逆变器的原理，逆变器分为正交变换器和正交变换器。 逆变器的主要结构及其工作原理，逆变器的分类交流逆变器将频率固定的交流电源转换为直接频率可连续调整的交流电源的主要优点没有中间部分，转换效率高。 但是，由于可连续调整的频率范围窄，一般在额定频率的12以下，因此主要用于容量大的低速拖动系

9、统。 交直流变换器将频率一定的交流整流成直流，通过变频电路将直流变成频率可以连续调整的三相交流。 将直流电力逆变换为交流电力容易控制，因此在频率的调节范围和逆变器后的电动机特性的改善等方面有很大优点，现在使用最多的逆变器是正交逆变器。 逆变器的主要组成及其工作原理、逆变器的分类可分为直流网络链接的储能方式、交流逆变器可分为电压型和电流型。(1)电压型：整流后用电容器过滤后称为电压型，现在使用的变频器大部分为电压型。 由于电压源型逆变器的中间直流网络链接采用电容器蓄电，所以直流网络链接的电压值不受负载的影响，其主要运行特征如下：逆变器采用PWM技术，在变压器和逆变器兼备直流电压源的钳位作用下，交

10、流侧电压波形为矩形波，与负载阻抗值有关系统响应速率快的多台逆变器可共用直流电源进行并联运转，同一相的上下臂可能发生短路，此时电流的变化率和峰值较大，需要在极短的时间内进行保护，因此难以保护的整流部采用不控制的整流，因此无法实现能量再生刹车器。 当电滚子需要向交流电源种子文件回能量时，由于不能改变直流电压的方向，所以只要改变直流电流的方向就可以实现，需要在正交变换的整流桥上反向并联逆变器桥。 (2)电流型：整流后用电感量滤波称为电流型，其中直流网络链接采用大电感量作为存储元件，无功功率以大电感量缓冲。 电流源强制类型转换器多用于大功率鼓风机泵的调速操纵系统，采用可控整流调压、变频变频调速方式运行

11、。交直转换器的主电路构成(以下也简称逆变器) : 电源输入整流桥启动电阻(直流电感量)母线容量刹车器针织面料(刹车器电阻)逆变桥电源输出。 整流桥、起动电阻、输入交流电源、母线容量、逆变器桥、交流输出、刹车器用户针织面料、直流电感量、刹车器电阻、逆变器的主要构成及其工作原理、逆变器的主要构成及其工作原理交直转换器的主电路构成(以下也简称为逆变器)的主要德老虎钳整流桥， 西门康SEMKRON (SKKD162/16 100A/SKD )、三家公司SanRex (DFA )、IXYS(VU )、irfiniternationalrectifier (160 mtkb )、德意志功率sem(psd3

12、5 )等变频器： IGBT Fuji(2MB )等IPM :三菱(PM )等PIM一体模块：西门子特派团EUPEC (FS、FP、BSM )、泰科TYCO(V23990-P89 )等单管IGBT:apt (高级功率技术) app 560伏，5600UF以下(含)的电脑CPU: TMS320F2406A/7A， TMS320F2813等光耦合：东芝的传输线脉冲3120 7840、HP的HCPL-4504等缓冲电阻：单管IGBT、风扇、接触器、散热器、霍尔、温度传感器等逆变器的主要构成及其工作原理、逆变器的控制电路构成模组驱动和保护电路、信号收集电路等)控制板(客户的指令收集、各种信号处理和用户针

13、织面料整体的控制等)接口板牛鼻子板。 逆变器的主要结构及其工作原理，逆变器各电路的工作原理和作用(1)主电路整流电路：大部分是由大功率二极管构成的全波整流电路，主要将单相或三相交流变换为直流，将380V的交流整流为直流，平均直流电压用ud=1. 35380513 v表示。 中间电路：主要由缓冲电路、电子滤波器、刹车器电路构成。 电子滤波器主要是无感应电容器和电解电容器、均压电阻等，大功率逆变器总是要求客户直流电抗器，这些个是为了去除直流中的间谐波，提高电力要素的缓冲电路的作用，是为了缓和电气瞬间给电解电容器带来的冲击的刹车器电路，是在电动机减速或停止时从电动机种子文件回的电力变频电路：由6个I

14、GBT和与其反向并联的6个回流二极管组成的三相全桥变频电路组成。这6个回流二极管的功能有以下3点： a、因为电滚子是感应负载，工作时无效电流返回直流电源需要它们的供给路径；b、在大头针下降时电滚子处于再生制动状态，提供使直流返回再生电流的通路；c、在逆变器时快速且射频波地交替切换， 同一个臂的两管交替地在接通和断开的状态下工作，在切换的过程中，也需要为线路的分布电感提供释放能量的通路。变频器的主要组成及其工作原理、变频器各电路的工作原理和作用(2)控制电路开关电源电路：这一部分与本公司的电源产品相比具有简单、输出路径多的特点。 (2844 )组件驱动电路：主要是信号阻断、隔离、放大、电压变换和

15、弱电隔离； (3120、4504 )信号检测电路：输入缺相信号、母线电压信号(CVD )、三相输出电流信号、残压信号、模块温度信号、接触器状态信号、模块状态信号等的收集和放大处理。 控制电路：根据检测到的信号判断动作状态，执行客户的外部指令，按照设定的控制方式发送SPWM波形。 接口电路：主要实现多功能和通讯功能，能够为客户供电，是为了便于客户现场运行。 显示电路：有LED和LCD两种。逆变器的主要构成及其工作原理、与驱动板油路块图对应的实物下面有布兰德逆变器的驱动板结构、逆变器的主要构成和工作原理、与驱动板油路块图对应的实物下面有布兰德逆变器的电源板为例，逆变器的主要构成和工作原理、 变频电

16、路原理的探讨三相正弦波调光控制模块波形刚才我们论述了现代逆变器采用SPWM (正弦波调光控制模块)，而变频电路原理的探讨SPWM开关点SPWM的脉冲序列的产生是由基准正弦波和三角载波信号的升交点决定的， 因为各升交点是逆变器同一臂上两个逆变器管的开关交替点，所以该升交点称为SPWM的开关点，我们必须计算所有升交点的时间坐标汁。 调节频率后，基准正弦波的频率和振幅发生变化，载波信号(三角波)和基准正弦波的升交点也发生变化。 因此，每次调整频率时，需要重新计算开关点的坐标，计算量的大小是人工无法实现的。 通过计算机这一工具，在最短时间内计算开关点的坐标，对各逆变器管进行实时通断控制，完成逆变器、变压的任务。 强调2点(1)的逆变器输出频率与正弦调制波频率相同的逆变器的输出端需要逆变器时，只变更调制波的频率2 )三角波和正弦波的升交点决定逆变器输出脉冲的宽度和相位。 通常采用一定幅度的三角波，改变调制波的振幅值的方法，得到不同的幅度，得到不同的逆变器输出电压。变频器的各种功能和应用、第三节：变频器的各种功能的应用、变频器的各种功能软件星空卫视功能的加减速过程中，变频器的输出频率随时间上升的关系曲线称为加速方式。 如图(