變頻器工作原理ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 18:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 變頻器 交－交變頻器直接將電網(wǎng)頻率和電壓都固定的交流電源變換成頻率和電壓都連續(xù)可調(diào)的交流電源。主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，變換效率高。缺點是連續(xù)可調(diào)的頻率范圍比較窄，且只能在電網(wǎng)的固定頻率以下變化。一般為電網(wǎng)固定頻率的，主要用于電力牽引等容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。 交 —直 —交變頻器 先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。在這類裝置中，一般用不可控整流，則輸入功率因數(shù)不變；用 PWM逆變，則輸出諧波可以減小。 PWM逆變器需要全控式電力電子器件，其輸出 諧波減小的程度取決于 PWM的開關(guān)頻率，而開關(guān)頻率則受器件開關(guān)時間的限制。 交 —直 —交變頻器頻率調(diào)節(jié)范圍寬，變換的環(huán)節(jié)容易實現(xiàn)，目前廣泛采用。通用變頻器一般都采用交 —直 —交方式。 按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分類 電壓源型變頻器 在交 —直 —交變壓變頻裝置中，當中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是 —個內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這類變頻裝置叫做電壓源型變頻器，如圖 （ a）所示。 R S T U V W （ b） 電流源型變頻器 R S T U V W （ a） 電壓源型變頻器 C 圖 電壓源型變頻器與電流源型變頻器 電流源型變頻器 ? 當交 —直 —交變壓變頻裝置的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時，直流電流波形比較平直，因而電源內(nèi)阻抗很大，對負載來說基本上是一個電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，這類變頻裝置叫做電流源型變頻器，如圖 （ b）所示。 ? 有的交一交變壓變頻裝置用電抗器將輸出電流強制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。 ? 注意幾點：從主電路上看，電壓源型變頻器和電流源型變頻器的區(qū)別僅在于中間直流環(huán)節(jié)濾波器的形式不同，但是這樣一來，卻造成兩類變頻器在性能上相當大的差異，主要表現(xiàn)如下： (1) 無功能量的緩沖 對于變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)來說，變頻器的負載是異步電機，屬于感性負載，在中間直流環(huán)節(jié)與電機之間，除了有功功率的傳送外，還存在無功功率的交換。逆變器中的電力電子開關(guān)器件無法儲能，無功能量只能靠直流環(huán)節(jié)中作為濾波器的儲能元件來緩沖，使它不致影響到交流電網(wǎng)。因此也可以說，兩類變頻器的主要區(qū)別在于用什么儲能元件 (電容器或電抗器 )來緩沖無功能量。 (2) 回饋制動 如果把不可控整流器改為可控整流器，雖然電力電子器件具有單向?qū)щ娦裕娏鞑荒芊聪?，而可控整流器的輸出電壓是可以迅速反向的，因此電流源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)容易實現(xiàn)回饋制動，從而便于四象限運行，適用于需要制動和經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的機械。與此相反，采用電壓源型變頻器的調(diào)速系統(tǒng)要實現(xiàn)回調(diào)制動和四象限運行卻比較困難，因為其中間直流環(huán)節(jié)有大電容鉗制著電壓，使之不能迅速反向，而電流也不能反向，所以在原裝置上無法實現(xiàn)回饋制動。必須制動時，只好采用在直流環(huán)節(jié)中并聯(lián)電阻的能耗制動，或與可控整流器反并聯(lián)設(shè)置另一組反向整流器，工作在有源逆變狀態(tài)，以通過反向的制動電流，而維持電壓極性不變，實現(xiàn)回饋制動。這樣，設(shè)備就復雜了。 (3) 調(diào)速時的動態(tài)響應(yīng) 由于交 —直 —交電流源型變壓變頻裝置的直流電壓可以迅速改變，所以由它供電的調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)比較快，而電壓源型變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)就慢得多。 (4) 適用范圍 由于濾波電容上的電壓不能發(fā)生突變，所以電壓源型變頻器的電壓控制響應(yīng)慢，適用于作為多臺電機同步運行時的供電電源但不要求快速加減速的場合。 電流源型變頻器則相反，由于濾波電感上的電流不能發(fā)生突變，所以電流源型變頻器對負載變化的反應(yīng)遲緩，不適用于多電機傳動，而更適合于一臺變頻器給一臺電機供電的單電機傳動，但可以滿足快速起動、制動和可逆運行的要求。 按控制方式分類 U/f控制變頻器 U/f控制變頻器的方法是在改變頻率的同時控制變頻器的輸出電壓，通過使 U/f（電壓和頻率的比）保持一定或按一定的規(guī)律變化而得到所需要的轉(zhuǎn)矩特性。采用 U/f控制的變頻器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，多用于要求精度不是太高的通用變頻器。 轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器 轉(zhuǎn)差頻率控制方式是對 U/f控制的一種改進。這種控制需要由安裝在電動機上的速度傳感器檢測出電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)。速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，而變頻器的輸出頻率則有電動機的實際轉(zhuǎn)速與所需轉(zhuǎn)差頻率之和決定。由于通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流，與 U/f控制相比，其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。 矢量控制變頻器 ? 矢量控制是一種高性能異步電動機控制方式，它的基本思路是將電動機的定子電流分為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵磁電流）和與其垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流），并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時控制異步電動機定子電流的幅值和相位，即定子電流的矢量，因此這種控制方式被成為矢量控制方式。 直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器 ? 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控矢量來控制。其特點為轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，并能實現(xiàn)無傳感器測速。 按功能分類 恒轉(zhuǎn)矩變頻器 變頻器的控制對象具有恒轉(zhuǎn)矩特性，在轉(zhuǎn)速精度及動態(tài)性能方面要求一般不高。當用變頻器進行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，必
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