变频器简介_

• 一、变频器概述 • 二、变频器基本原理 • 三、变频器的保护功能(gōngnéng) • 四、变频器的干扰及预防措施 • 五、变频器应用

• 三相交流异步电机的结构简单、坚固、运 行可靠、价格低廉,在冶金、建材、矿山、 化工等重工业领域发挥着巨大作用。人们 希望在许多场合下能够用可调速的交流电 机来代替直流电机,从而降低成本,提高 运行的可靠性。如果实现交流调速,每台 电机将节能20%以上(yǐshàng),而且在恒转矩条 件下,能降低轴上的输出功率,既提高了 电机效率,又可获得节能效果。

• 异步电机调速系统的种类很多,但是效率 很高、性能最好、应用最广的是变频调速, 它可以构成高动态性能的交流调速系统来 取代直流调速系统,是交流调速的 主要发 展方向。变频调速是以变频器向交流电机 供电,并构成开环或闭环系统,从而实现 对交流电机的宽范围内无级调速。变频器 可把固定(gùdìng)电压、固定(gùdìng)频率的交流电 变换为可调电压、可调频率的交流电。

• 随着电力电子技术的发展,出现了高耐压、大功率、具 有自关断的全控型电力电子器件,它具有驱动功率小、 开关频率高等特点,应用在逆变电路中可极大提高变 频的 性能。

• 脉宽调制(PWM)变频就是把通讯系统中的调制技术推 广应用到交流变频中,可使变频器具有良好(liánghǎo)的输 出波形,降低了噪声和谐波,提高了系统的性能。

了成本、提高了效率、增强了功能。 • 以上三种技术的应用,使电机基本能够平稳运行、无噪

声、无抖动。交流变频调速已成为电气调速传动的主流。 目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的 应用,而且已扩展到了工业生产的所有领域,以及空调 器、洗衣机、电冰箱等家电中。

50HZ)的交流点(三相的或单相的)交换成频率 连续可调的三相交流电源。 • 如下图 2. 1所示,变频器的输入端(R,S ,T)接 至频率固定的三相交流电源,输出(shūchū)端 (U,V, W)输出(shūchū)的是频率在一定范围内连 续可调的三相交流电,接至电机。

(二)变频器主要功能 • 一、软启动马达 • 二、调频调压调电流 • 三、空(轻)载时能在维持转速的时候减少

• (三)变频器的核心是电力电子器件及控制方式 • 1.电力电子器件的发展 • 20 世 纪 80年代中期以前,变频装置功率回路主要采

用第一代电力电子器件,以晶闸管元件为主,这种装 置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直 流调速装置相比。 • 80年代中期以后采用第二代电力电子器件GTR. CTO, VDMOS-IGBT等制造的变频装置在性能和价格比上可 以与直流调速装置相媲美。 • 随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向 (fāngxiàng)继续发展,第三代电力电子器件是20世纪90年代 制造变频装置的主流产品,中小功率的变频调速装置(11000kw)主要采用IGBT,大功率的变频调速装置(100010000kW)采用GTO器件。

• 20世纪90年代末至今,电力电子器件的发展进入了第四代, 如高压IGBT, IGCT, IEGT, SGCT、智能功率模块IPM等。

能 、特性及用途是不同的。 • 控制方式大体分为开环控制及闭环控制。 • 开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方

流控制相媲美,直接转矩控制直接取交流 电动机参数进行控制,其方便准确精度高。

• 要实现变频调速,必须有频率可调的交流 电源,但电力系统却只能提供固定频率的 交流电源,因此需要(xūyào)一套变频装置来完 成变频的任务。历史上曾出现过旋转变频 机组,但由于存在许多缺点而现在很少使 用。现代的变频器都是由大功率电子器件 构成

的。相对于旋转变频机组,被称为静止式 变频装置,是构成变频调速系统的中心环 节。

一个变频(biàn pín)调速系统主要由静止式变频(biàn pín)装置、 交流电动机和控制电路3大部分组成,

静止式变频装置的输入是三相式单相恒频、恒压电源, 输出则是频率和电压均可调的三相交流电。至于控制 电路,变频调速系统要比直流调速系统和其他交流调 速系统复杂得多,这是由于被控对象—感应电动机本 身的电磁关系以及变频器的控制均较复杂所致。因此 变频调速系统的控制任务大多是由微处理机承担。

• (三)变频器的分类 • 1.按变换环节分: • (1)交-交变频器 • 把频率固定的交流电源直接变换成频率可

调的交流电,又称直接式变频器。 • (2)交-直-交变频器 • 先把频率固定的交流电整流(zhěngliú)成直流电,

• 2.按电压的调制方式分: • (1) PAM (脉幅调制) 变频器 • 输出电压的大小通过改变直流电压的大小

来进行调制。在中小容量变频器中,这种 方式几近绝迹。 • (2) PWM (脉宽调制) 变频器 • 输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空 比来进行调制。 • 目前普通应用的是占空比按正弦(zhèngxián)规律 安排的正弦(zhèngxián)脉宽调制(SPWM)方式。

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