【正文】 今后的變頻器都要求在抗干擾和抑制高次諧波方面符合 EMC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要做法足在變頻器輸入側(cè)加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正（ Active Power Factor Correction． APFC）電路，改善輸入電流波形降低電網(wǎng)諧波以及逆變橋采取電流過(guò)零的開(kāi)關(guān)技術(shù) 。逆變器輸出脈沖的幅值就是整流器的輸出電壓。 1964年，德國(guó)的 A． Schonung等率先提出了脈寬調(diào)制變頻的 思想，他們把通迅系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)推廣應(yīng)用于交流變頻。 extG 外部接電容。為此，在出現(xiàn)軟關(guān)斷后，可由 46 中的光耦合器 VLC 的輸出信號(hào)引腳 17， 16，的輸入信號(hào)截止，就能保證 IGBT不至損壞。圖 XXX 給出了這種應(yīng)用的典型接線圖。 HL403 的引腳 3 為正向驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端，使用中與外接 NPN功率放大晶體管的基本相連；其引腳 4為反向柵極驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端，使用中與外接 PNP晶體管的基本相連。 積分器的輸出電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律為 ? ? ? ? ? ?014 DZPD UUCRttU ???? ? 當(dāng) t=0時(shí) ? ? 21 /0 RRUUU ZD ????? ? 當(dāng) t=T/2時(shí) ? ? 21 /2/ RRUUTU ZD ??? ? 則 ? ? ZZPZ URRTCR UURR211421 2 ?? ? 解得，振蕩周期 21414 RCRRTP?? 振蕩頻率為 PCRRRTf ?141241 ?? 由上面的分析。它由兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成， N1 為基型遲滯比較器， N2 為反向積分器，它們共同組成正反饋電路，形成自激震蕩。 LM331的電壓 — 頻率轉(zhuǎn)換比值可以通過(guò)調(diào)節(jié) 2端的外接電位器進(jìn)行調(diào)整。設(shè)置延時(shí)電路的目的是為了防止逆變器橋臂上的兩個(gè)全控器件在換流時(shí)，一個(gè)還沒(méi)完全關(guān)斷（管子關(guān)斷是有一個(gè)關(guān)斷時(shí)間的）。其 目的是為變頻器輸出的電壓更加穩(wěn)定，同時(shí)為使調(diào)速范圍更加大。為了減少門(mén)極的損耗及觸發(fā)功率，故在該設(shè)備中采用脈沖形式的觸發(fā)信號(hào)，使用移相觸發(fā)通過(guò)改變晶閘管在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)刻，也就是 改變控制角α的大小，從而控制輸出電壓功率的大小。 圖 3— 6 六路 脈沖 天津工程師范學(xué)院成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 觸發(fā)電路的特點(diǎn) 本觸發(fā)采用六路雙窄脈沖 KC04集成觸發(fā)組件在設(shè)備中具有 a．同步濾波網(wǎng)絡(luò)不受電源中波形畸變和換流缺口的干擾。如圖 3— 4 圖 3— 4 電流調(diào)節(jié)器 （四）、零速封鎖 零速封鎖器的作用是保證電動(dòng)機(jī)在停車狀 態(tài)下不會(huì)爬行，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定電壓 Ug和速度反饋電壓 UFN 同時(shí)為零時(shí)，封鎖各調(diào)節(jié)器，零速封鎖器首先將模擬電壓通過(guò) LM324轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，其繼電特性可使電平信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定，提高抗干擾能力。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速跟隨給定電壓的變化而變化；對(duì)負(fù)載的變化起抗擾作用；同時(shí)系統(tǒng)在剛剛開(kāi)始工作的一段時(shí)間內(nèi)，輸出電壓 UI達(dá)到限幅值，從而使系統(tǒng)在最大啟動(dòng)電流的情況下啟動(dòng)。只要 Ugi的絕對(duì)值小于 Uw*，則第 一級(jí)輸出 U1始終飽和，負(fù)反饋對(duì)它沒(méi)有影響直到 |Ugi|=| Uw*|時(shí)， U U2很快下降到零，積分終止， Ugi保持恒值。使變頻器直流側(cè)的電壓更加穩(wěn)定。 （四 ）、其它電路及器件 電流檢測(cè)電路 電流檢測(cè)電路如圖 2— 3所示。 （ 3） 、 合適的正向驅(qū)動(dòng)電壓 UCE：在有短路過(guò)程的設(shè)備中，建議選用 UCE=15V177。一般情況下，峰值電流 ICP為額定電流IC的 2倍左右。由于 IGBT 的驅(qū)動(dòng)為 MOSFET，應(yīng)將最大柵射極電壓限制在177。 IGBT的主要參數(shù) （ 1） 、 射極擊穿電壓 BUCES 為 IGBT的最高工作電壓，它取決于 IGBT 的內(nèi)部 PNP 晶體管所能承受的擊穿電壓值。等效電路中 RN則是溝邊體區(qū)等效電阻。 （ 6） 、 不觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)脈沖電路輸出加到晶閘管門(mén)極 陰極間的漏電壓應(yīng)控制在 ～。為了減少門(mén)極損耗，一般不用交流或直流觸發(fā)信號(hào)，常采用脈沖形式的觸發(fā)信號(hào)。 （ 4） 、 維持電流 IH 在室溫和門(mén)極開(kāi)路時(shí)，晶閘管由通態(tài)到斷態(tài)時(shí)的最小陽(yáng)極電流。 值得注意的是，晶閘管是以電流的平均值而非有效值作為它的電流定額，這是因?yàn)榫чl管較多用于可控整流電路，而整流電路往往按直流平均值來(lái)計(jì)算，然而實(shí)際應(yīng)用中限制晶閘管最大電流的是晶閘管的工作溫度。 在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽(yáng)極電流 Ia 減小到維持電流 IH 以下時(shí)，由于 a1 和 a1 迅速下降，當(dāng) 1（ a1+a2 ） ≈0 時(shí)，晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。 設(shè) PNP管和 NPN管的集電極電流相應(yīng)為 Ic1和 Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為 Ia和 Ik；電流天津工程師范學(xué)院成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 放大系數(shù)相應(yīng)為 a1=Ic1/Ia和 a2=Ic2/Ik，設(shè)流過(guò) J2結(jié)的反相漏電電 流為 Ic0, 晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和： Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或 Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0 若門(mén)極電流為 Ig,則晶閘管陰極電流為 Ik=Ia+Ig 從而可以得出晶閘管陽(yáng)極電流為I=(Ic0+Iga2)/（ 1（ a1+a2））（ XXX）式 硅 PNP管和硅 NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù) a1和 a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。 晶閘管的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)見(jiàn)圖 2— 2 N2 N2K GP2N1P1AAGP1N1P2N2KAG KJ1J2J3 圖 2— 2 晶閘管的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) 3．晶閘管的工作條件 （ 1） 、 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門(mén)極承受和種電壓，晶閘管都處于關(guān)短狀態(tài)。到了 20 世紀(jì) 80 年代，晶閘管的地位開(kāi)始被各種性能更好的全控器件所取代，但是由于晶閘管能承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的應(yīng)用場(chǎng)所仍然是不可缺少的。 15V、 +24V、以及～ 38V。當(dāng) VD01～ VD06接入后，在 VD1～ VD6的關(guān)段過(guò)程中，使 R01～ R06不起作用；而在 VD1～VD6的接通過(guò)程中，又迫使 C01～ C06的放電電流流經(jīng) R01～ R06。 ③、緩沖電路 不同型號(hào)的變頻器，緩沖電路的結(jié)構(gòu)也不盡相同。 （ 2）、逆變電路 ①、逆變管 VD1～ VD6 VD1～ VD6組成逆變橋，把 VD1～ VD6整流后的直流電，“逆變”成頻率、幅值都可調(diào)的交流電。 ①、濾波電容 CF 整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波。在逆變側(cè)由極性鑒別器、電壓 頻率轉(zhuǎn)換電路、三角波、正弦波等電路構(gòu)成。變速切削銑床就是利用這一方法設(shè)汁的一種新型機(jī)床，其中機(jī)床主軸時(shí)變轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)是變速切削銑床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，研制一套實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸時(shí)變轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)是變速銑削方法得到實(shí)際應(yīng)用的前提。天津工程師范學(xué)院成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 交流電機(jī)變頻調(diào)速控制 作者： [摘 要 ]： 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在機(jī)床功能增多及自動(dòng)化程度提高的情況下，為了簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，又出現(xiàn)了機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)等分別由不同電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式，叫做分立拖動(dòng)。而變速切削方法以其易于實(shí)現(xiàn)、抑振效顯著等特點(diǎn)顯示其良好 的應(yīng)用前景。它的目的是將三相交流電通過(guò)整流變成可調(diào)的直流電（在本設(shè)計(jì)中主要不是靠它來(lái)調(diào)整電壓）從而對(duì)直流側(cè)電壓進(jìn)行控制。三相電源為 380V時(shí)，整流后的平均直流電壓是 513V。 圖 2— 1 變頻器主電路 ③、電源指示 HL HL處了指示電源是否接通外，還有一個(gè)功能，即變頻器切斷電源后，顯示濾波電容 CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。在交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，需要 續(xù)流二極管 VD7～ VD12提供通道。 但是， R01～ R06的接入，又會(huì)影響 C01～ C06 在 VD1～ VD6關(guān)段時(shí)降低電壓增長(zhǎng)率的效果。 1 177。 （二 ）、晶閘管 1．晶閘管的簡(jiǎn)介 天津工程師范學(xué)院成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 晶閘管（ Thyristor）是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又稱作可控硅整流管（ Silicon Controlled Rectifier SCR）由 于通過(guò)它的單相電流可以很大，且能夠采用弱電信號(hào)控制其開(kāi)通，因而，它自 1957 年問(wèn)世以來(lái)，在電力電子技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。大功率晶閘管使用時(shí)必須安裝散熱器，其冷卻方式有自冷、風(fēng)冷、水冷等形式。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門(mén)機(jī)電流 Ig 流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門(mén)極已失去作用。）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。其范圍一般在 ~。 5． 晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求 （ 1） 、 觸發(fā)脈沖信號(hào)對(duì)門(mén) 陰極來(lái)說(shuō)必須是正極性的。 （ 5） 、 觸發(fā)脈沖應(yīng)與被觸發(fā)晶閘管陽(yáng) 陰極的電壓同步，并通過(guò)控制電壓 UC，脈沖保證能有足夠的移相范圍。外部有三個(gè)電極，分別為 G門(mén)極， C集電極， E發(fā)射極。但因?yàn)樽⑷氲目昭樯贁?shù)載流子，這些少數(shù)載流子需要一定的時(shí)間通過(guò)復(fù)合而消失，即集電極電流需要一定的時(shí)間逐漸衰減，所以 IGBT 的開(kāi)關(guān)速度比 MOSFET要慢。 C條件下， UCE(th)一般為 2～ 6V。 IGBT還規(guī)定了最大集電極峰值電流 ICP（條件為脈寬 1ms）。 （ 2） 、 足夠大的驅(qū)動(dòng)功率： IGBT開(kāi)通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率及電壓、電流幅值，使 IGBT總處于飽和狀態(tài)，不因退出飽和而損壞。 （ 7） 、 利用門(mén)極控制特性，實(shí)現(xiàn)對(duì) IGBT 的過(guò)電流、短路、柵極前電壓、管芯過(guò)熱等保護(hù)。使其檢測(cè)后的電路反饋到電流調(diào)節(jié)器中。最后，再由 Ugi引負(fù)反饋信號(hào)回到第一級(jí)，已決定積分的終止時(shí)刻。通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋使得系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，無(wú)靜差。同時(shí)，當(dāng)故障消失時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常。而應(yīng)用最為廣泛的是移相觸發(fā)。 KC04觸發(fā)電路的工作原理 對(duì)于拖動(dòng) ，常采用 KC04集成芯片就能滿足觸發(fā)要求；根據(jù)具體情況觸發(fā)信號(hào)可以是交流信號(hào)，直流信號(hào)也可以是脈沖信號(hào)，由于晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通以后，門(mén)極的觸發(fā)信號(hào)即失去控制作用。當(dāng) 7腳接高電位或懸空時(shí) , V7飽和導(dǎo)通 ,各路無(wú)脈沖輸出 . 四 、 控制電路 逆變部分 本設(shè)計(jì)采用 SPWM技術(shù)，但是采用了可控整流。再與三角波發(fā)生器所產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較后，生成體現(xiàn)給定頻率和給定幅值的SPWM 波。給定信號(hào)可以通過(guò)著個(gè)環(huán)節(jié)控制逆變器的交流電輸出頻率。 天津工程師范學(xué)院成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 圖 4— 5 正弦波發(fā)生器 三角波發(fā)生器 電路原理 由運(yùn)算發(fā)大器構(gòu)成的三角波發(fā)生器是目前 PWM系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種，其結(jié)構(gòu)如圖 4— 6 所示。上述過(guò)程周而復(fù)始，便形成自激振蕩，其波形如圖 XXX所示。它們均采用標(biāo)準(zhǔn)單列直插式 17 引腳厚膜集成電路封裝，其引腳名稱、功能和用法除了引腳 3 和 4 與 HL402A（ B）不同外，其余引腳的名稱、功能及用法與 HL402A（ B）完全相同。 （ 4） 、應(yīng)用技術(shù) 在高頻應(yīng)用中典型接線 HL403A（ B）的電參數(shù)及各主要引腳的波型和外配元器件的選用與 HL402完全相同，其輸出波形也與 HL402相同，不同之處在于它需要把輸出脈沖功率放大后去驅(qū)動(dòng)功率 IGBT模塊。 IGBT能承受的短路時(shí)間是在底頻下測(cè)出的，在高頻的情況下，短路即使每次軟關(guān)斷前導(dǎo)通的時(shí)間不長(zhǎng)，但由于電流幅值高，重復(fù)次數(shù)較多，產(chǎn)生的熱積累也會(huì)造成 IGBT 損壞。 （ 8）、輸入、輸出間隔離電壓 )( I m2500:)( inVU RM Siso （ 9）、工作溫度范圍 AT :20~+70C. 4．應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例 （ 1）、直流驅(qū)動(dòng) 75A 以下 GTO 模塊給定電源 EXER2R外部接電阻接不同的 GTR 模塊要求調(diào)節(jié)大小。 六 、 SPWM 技術(shù) SPWM的簡(jiǎn)介 在一般的交 — 直 — 交變頻器供電的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了獲得變頻調(diào)速所要求的電壓頻率協(xié)調(diào)控制，整流器必須是可控的，調(diào)速時(shí)需同時(shí)整流器 UR和逆變器 UI，這樣就帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。可以看到，由于各脈沖的幅值相等，所以逆變器可由恒定的直流電源供電，也就是說(shuō)，這種交 — 直 — 交變頻器中的整流器采用不可控的二極管整流就可以了。 ABB 公司將小型變頻器定型為 Comp－ ACTM 他向全球發(fā)布的全新概念是，小功率變頻器應(yīng)當(dāng)象接觸器、軟起動(dòng)器等電器元件一樣使用簡(jiǎn)單，安裝方便，安全可靠。Mamp。 ② 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化。此外，也限制了電機(jī)向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機(jī)時(shí)往往留有一定余量，電機(jī)又不總是在最大負(fù)荷情況下運(yùn)行；如果利用變頻調(diào)速技術(shù)，輕載時(shí)，通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，就能達(dá)到節(jié)電的目 的。 在采用變頻調(diào)速時(shí)，需從工藝要求、節(jié)約效益、投資回收期等各方面考慮。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，性能可靠、匹配完善、價(jià)格便宜的變頻器會(huì)不斷出現(xiàn)，這一技術(shù)會(huì)得到更為廣泛、普遍的應(yīng)