【正文】 的單極晶體管，與電力晶體管相比，具有速度快、損耗小、驅(qū)動(dòng)功率小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于小容量變頻器中。用功能與機(jī)械開關(guān)類似的逆變器開關(guān)元件取代機(jī)械開關(guān)，即得到單相逆變電路。 異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E的有效值為 則 式中 kr定子繞組的繞組系數(shù)； Nt每相定子繞組的匝數(shù)； f定子電源的頻率 (HZ)； Φm鐵心中每極磁通的最大值 (Wb) 顯然，要使電動(dòng)機(jī)的磁通在整個(gè)調(diào)速過程中保持不變，只要在改變電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E，使其滿足 E/ｆ為常數(shù)即可。而具有全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器中，電壓補(bǔ)償是在電動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行范圍中進(jìn)行的：采用這種控制方式的變頻器的性能接近于 U/f控制的變頻器，新系列 v/f控制的變頻器大多具有這種功能。如果使整個(gè)半周內(nèi)脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，即使脈沖寬度先逐步增大，然后再逐漸減小，則輸出電壓也會(huì)按正弦規(guī)律變化。 加速過程和恒速運(yùn)行過程中的防失速功能的基本作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)由于加速過快或負(fù)載過大等原因出現(xiàn)過電流現(xiàn)象時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低輸出頻率，以避免出現(xiàn)變頻器因過電流保護(hù)電路動(dòng)作而停止工作。 7)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)顯示功能 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)顯示功能主要用于檢測(cè)變頻器的工作狀態(tài)，使操作者及時(shí)了解變頻器的工作狀態(tài)這些功能的名稱和內(nèi)容見下表： (2)頻率設(shè)定功能 1)給定頻率的設(shè)定方法 與給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的變頻器的工作頻率稱為給定頻率，通用變頻器給定頻率的設(shè)定通常采用以下三種方法： ①面板給定 利用操作面板上的數(shù)字增加鍵和數(shù)字減少鍵進(jìn)行頻率的數(shù)字量給定或調(diào)整。而當(dāng)外接給定信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，將外接信號(hào)線接到 FSICOM端子上。變頻器可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)和要求，預(yù)先一次性的設(shè)定一個(gè)甑動(dòng)頻率，每次點(diǎn)動(dòng)時(shí)都在該頻率下運(yùn)行，而不必變動(dòng)已經(jīng)設(shè)定好的給定頻率。一般情況下，慣性越大，設(shè)定的降速時(shí)間應(yīng)越長(zhǎng)。 ⑤接地保護(hù) 當(dāng)變頻器的負(fù)載側(cè)接地時(shí)，為了保護(hù)變頻器，變頻器能自動(dòng)檢測(cè)出接地故障并進(jìn)行保護(hù)。 (1)選擇變頻器的類型大體可分為以下幾種情況： 1)對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，由下低速時(shí)轉(zhuǎn)矩較小，對(duì)過載能力和轉(zhuǎn)速精度要求較低，故選用價(jià)廉的變頻器。 6極以上的電動(dòng)機(jī)和變極電動(dòng)機(jī)等特殊電動(dòng)機(jī)的額定電流比標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)大，不能根據(jù)適用電動(dòng)機(jī)的功率選擇變頻器容量。通常采用的辦法是用冷卻風(fēng)扇將熱量吹走。 (4)變頻器的接線 1)變頻器的輸人、輸出端子配置 不同變頻器的端子配置不同，富士FRN— G9S／ P9S 系列變頻器的端子配置如圖所示。由于模擬信號(hào)的抗干擾能力較低，因此模擬量控制線必須使用屏蔽線。 4)變頻器的接地 所有變頻器都設(shè)有專門的接地端子“ E”，使用時(shí)應(yīng)將此端予與大地相接。 (1)通電前的檢查 變頻器安裝、接線完成后，通電前應(yīng)進(jìn)行下列檢查： 外觀、構(gòu)造，包括檢查變頻器的型號(hào)是否有誤、安裝環(huán)境有無問題、裝置有無脫落或破損、電纜內(nèi)徑和種類是否合適、電氣連接有無松動(dòng)、接線有無錯(cuò)誤、接地是否可靠等。 ②增減鍵 用于改變數(shù)據(jù)。鍵的符號(hào)是 RESET(或簡(jiǎn)寫為 RST)。 上述步驟可用如圖 472所示的流程圖來表示。 變頻器預(yù)置完成后，可先在輸出端不接電動(dòng)機(jī)的情況下，就幾個(gè)較易觀察的項(xiàng)目如升速和降速時(shí)間、點(diǎn)動(dòng)頻率等檢查變頻器的執(zhí)行情況是否與預(yù)置相符合，并檢查三相輸出電壓是否平衡 。 ③一讀出該功能的原有數(shù)據(jù)碼。 ③按讀出鍵或設(shè)定鍵 (READ或 SET)，讀出該功能原有的數(shù)據(jù)碼。對(duì)于這兩種功能，有的變頻器由同一鍵來完成，有的則用不同的鍵來完成。 功能預(yù)置的方法主要有以下兩種： 手動(dòng)設(shè)定：它也叫模擬設(shè)定，是通過電位器和多極開關(guān)設(shè)定。如前述控制電路接線所采取的措施，即為了提高變頻器的抗干擾能力。一般情況下，模擬量控制線的接線原則也都適用于數(shù)字量控制線。 u、 v、 w是變頻器輸出端，與電動(dòng)機(jī)相接。 2)柜式安裝 當(dāng)周圍環(huán)境的塵埃較多， 或和變頻器配用的其他電器較多且需要和變頻器安裝在一起時(shí)，一般采用柜式安裝。 1變頻器的安裝 (1)變頻器對(duì)安裝環(huán)境的要求 變頻器是全晶體管設(shè)備，所以它對(duì)周圍環(huán)境的要求也和接他晶體管設(shè)備一樣，如環(huán)境溫度一般要求為 10+40℃ ，周圍環(huán)境相對(duì)濕度在 90％以下，安裝位置應(yīng)無直射陽光、無腐蝕性及易燃?xì)怏w、無劇烈振動(dòng)、粉塵和油霧少等。 (2)變頻器容量的選擇 變頻器的容量通常用額定輸出電流(A)、輸出容量 (kVA)、適用電動(dòng)機(jī)功率 (kw)表示。 2)電動(dòng)機(jī)的保護(hù) ①過載保護(hù) 該功能的主要作用是利用電子熱繼電器為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)。 過載保護(hù)需要反時(shí)限特性，在變頻器內(nèi)．由于能方便而準(zhǔn)確的檢測(cè)電流值，并可通過精密的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)反時(shí)限保護(hù)特性，大大提高了保護(hù)的正確性與可靠性，這種保護(hù)與用普通熱繼電器實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)類似，故稱為電子熱保護(hù)器或電子熱繼電器。 從減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的角度來說，升速時(shí)間應(yīng)設(shè)定得長(zhǎng)一些，但升速時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的工作效率，因此升速時(shí)間設(shè)定的基本原則是：在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流不超過允許值的前提下，盡可能地縮短升速時(shí)間。設(shè)與 fH fL對(duì)應(yīng)的給定信號(hào)分別是 XH， XL ，則上限頻率的定義是：當(dāng) X XH時(shí)， fx= fH,下限頻率的定義是； X XL時(shí) fx = XL如下圖所示； 上限頻率與下限頻率 4)載波頻率 采用 PWM技術(shù)的變頻器的輸出電壓是一系列脈沖，輸出脈沖的頻率稱為變頻器的載波頻率。 ③外接給定 從控制接線端上，引入外部的電壓或電流信號(hào)進(jìn)行頻率給定，這種方法常用于遠(yuǎn)程控制的情況。利用該功能可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩極限值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，變頻器停止工作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 SPWM的原理 3變頻器的功能 下面以通用變頻器為例，按用途將變頻器的主要功能進(jìn)行分類并加以簡(jiǎn)要介紹。 PWM的輸出電壓基本波形如下圖所示。 為了政善在低頻時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性，可采用補(bǔ)償電源電壓的方法。 三相交流異步電動(dòng)機(jī)在工作過程中鐵心磁通處于接近飽和狀態(tài)從而使鐵心材料得到充分利用。目前 IPM一般采用 IGBT作為功率開關(guān)器件，對(duì)接收到的控制信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離后對(duì) IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并同時(shí)具有過電流保護(hù)、過熱保護(hù)以及驅(qū)動(dòng)電源電壓不足時(shí)的保護(hù)等功能。因此在逆變電路中使用時(shí)需要另設(shè)換流電路，造成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了變頻器的成本，但由于元件容量大，在 l 000 kVA以上的大容量變頻器中得到廣泛應(yīng)用。 1)運(yùn)算電路 運(yùn)算電路的主要作用是將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令信號(hào)同檢測(cè)電路的電流、