變頻器原理以及功能應(yīng)用(已修改)
2025-05-11 12:22 本頁面
【正文】 變頻器基礎(chǔ)知識(shí)交流 LTTL1314 20220901 提綱 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 二． 變頻器的主要構(gòu)成及其工作原理 三． 變頻器各種功能和應(yīng)用 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 第一節(jié)： 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 1. 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)概述 ? 以交流（直流）電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流）電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動(dòng)系統(tǒng)。 大致構(gòu)成 中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 交流電源 輸入 終端機(jī)械 交流 電機(jī) 直流 調(diào)速 裝置 直流輸出 皮帶輪、齒輪箱等 直流 電機(jī) 交流 調(diào)速 裝置 交流輸出 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 變頻器 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 2. 變頻器的工作原理 我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的異步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝ 60 f(1－ s)/p (1) 其中 n———異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f———異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s———電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p———電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 ? 由公式 (1)可知，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入的電源頻率、轉(zhuǎn)差率、電機(jī)的極對(duì)數(shù)有關(guān)系，因而交流電動(dòng)機(jī)的直接調(diào)速方式主要有變極調(diào)速 (調(diào)整 P)、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級(jí)調(diào)速或內(nèi)反饋電機(jī) (調(diào)整 s)和變頻調(diào)速 (調(diào)整 f)等。 而我們現(xiàn)在運(yùn)用最廣泛的就是變頻調(diào)速，由轉(zhuǎn)速 n與頻率 f成正比，只要改變頻率 f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f在 0～ 50Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n＝ 60 f/p 故也可以用變頻調(diào)速。 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 3. 變頻器的發(fā)展史 4. 變頻器相關(guān)技術(shù)（即發(fā)展基礎(chǔ)） a. 電力電子技術(shù) 半導(dǎo)體功率器件從 GTO（門極可關(guān)斷晶體管）、 GTR（大功率晶體管）、 BJT（雙及型晶體管）、 MOSFET（金屬氧化硅場效應(yīng)管）到今天的 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的實(shí)用化，使得開關(guān)高頻化的 PWM 技術(shù)成為可能。 b. 微處理器技術(shù) 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器 (Digital Signal Processor, DSP )、專用集成電路 (Application Specific IntegratedCircuit, ASIC)等。 現(xiàn)在又出現(xiàn)了多個(gè) CPU協(xié)同工作：管理，核心，鍵盤，上位機(jī)等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過微處理器實(shí)現(xiàn)，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。 c. 控制理論的不斷進(jìn)步 應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論。 d. 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 局域網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控； Profibus BUS , InterbusS,Device NET, I/O Interface 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) 5. 變頻器控制方式的發(fā)展 一． 變頻器的發(fā)展和主要相關(guān)技術(shù) V/F 控制 空間矢量 調(diào)制 矢量變換 控制 變結(jié)構(gòu) 控制 直接轉(zhuǎn)矩 控制 人工智能 控制 ? 變頻技術(shù)在以下幾個(gè)方面得到發(fā)展： 網(wǎng)絡(luò)智能化 專門化和一體化 環(huán)保無公害 適應(yīng)新能源 a. V/F控制及 U/f=C的 其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。 b. 電壓空間矢量 (SVPWM)控制方式
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