通用變頻器的基本工作原理-在線瀏覽
2025-01-12 23:48本頁(yè)面
【正文】 為以下 幾部分： 整流電路 ——交－直部分整流電路通常由二極管或可控硅構(gòu)成的橋式電路組成。我國(guó)常用的小功率的變頻器多數(shù)為單相 220V輸入，較大功率的變頻器多數(shù)為三相380V（線電壓）輸入。由于電容兩端的電壓不能突變，流過(guò)電感的電流不能突變，所以用電容濾波就構(gòu)成電壓源型變頻器，用電感濾波就構(gòu)成電流源型變頻器。 按每個(gè)三極管的導(dǎo)通電角度又分為 120176。導(dǎo)通型兩種類型。 的交流電壓，即實(shí)現(xiàn)了從直流電到交流電的逆變。 實(shí)際逆變電路除了基本元件三極管和續(xù)流二極管外，還有保護(hù)半導(dǎo)體元件的緩沖電路，三極管也可以用門極可關(guān)斷晶閘管代替。目前技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)的一種方法是：逆變器的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波型與正弦波等效，如圖。如果把一個(gè)正弦半波分作 n等份（圖中 n等于 12，實(shí)際 n要大得多），然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相等的矩形脈沖來(lái)代替，脈沖幅值不變，寬度為 δt，各脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等份的中點(diǎn)重合。同樣，正弦波的負(fù)半周也可以用同樣的方法與一系列負(fù)脈沖等效。 雖然 SPWM電壓波形與正弦波相差甚遠(yuǎn)，但由于變頻器的負(fù)載是電感性負(fù)載電動(dòng)機(jī)，而流過(guò)電感的電流是不能突變的，當(dāng)把調(diào)制頻率為幾 kHz的 SPWM電壓波形加到電動(dòng)機(jī)時(shí)，其電流波形就是比較好的正弦波了。 U f n P L 額定電壓 基頻 圖 電壓與頻率之間的關(guān)系 基頻以下調(diào)速 在基頻（額定頻率）以下調(diào)速，電壓和頻率同時(shí)變化，但變化的曲線不同，需要在使用變頻器時(shí)，根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)設(shè)定。 （ 2）曲線 L 曲線 L也適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，但頻率為零時(shí)，電壓不為零，在電機(jī)并聯(lián)使用或某些特殊電機(jī)選用曲線 L。 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從基頻往上增高，但電壓 U卻始終保持為額定電壓，輸出功率基本保持不變。 由此可見(jiàn)，通用變頻器屬于變壓變頻 (VVVF)裝置，其中 VVVF是英文 Variable Voltage Variable Frequency的縮寫。 167。 交－交變頻器的基本原理 在有源逆變電路中，若采用兩組反向并聯(lián)的可控整流電路，適當(dāng)控制各組可控硅的關(guān)斷與導(dǎo)通，就可以在負(fù)載上得到電壓極性和大小都改變的直流電壓。 單相輸出的交－交變頻器如圖 。正、反向兩組晶闡管按一定周期相互切換。工作晶闡管的關(guān)斷通過(guò)交流電源的自然換相來(lái)實(shí)現(xiàn)。 負(fù)載 反向組 正向組 ～ 50Hz ～ 50Hz uo + + _ _ a) 電路示意圖 圖 交－交變頻器一相電路及波形 b) 方波型輸出電壓輸出波形 正向組 反向組 Uo t 運(yùn)行方式 交－交變頻器的運(yùn)行方式分為無(wú)環(huán)流運(yùn)行方式、自然環(huán)流運(yùn)行方式和局部環(huán)流運(yùn)行方式。采用這種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本較低。由于這一原因，必須等到一組整流器的電流完全消失后，另一組整流器才允許導(dǎo)通。一般情況下這種結(jié)構(gòu)能提供的輸出電壓的最高頻率只是電網(wǎng)頻率的三分之一或更低。因此這種變頻器提供的交流電流在過(guò)零時(shí)必然存在著一小段死區(qū)。在死區(qū)期間電流等于 0，這段時(shí)間是無(wú)效時(shí)間。不管主回路的工作電流是大是小，零電流檢測(cè)環(huán)節(jié)都必須能對(duì)主回路的電流作出正確的響應(yīng)。 近幾年，由于光電隔離器件的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已研制成由光電隔離器組成的零電流檢測(cè)器，性能更加可靠。為限制環(huán)流，在正、反向組間接有抑制環(huán)流的電抗器。 圖中忽略了因紋波電壓引起的環(huán)流。 根據(jù)分析可知，自感應(yīng)環(huán)流的平均值可達(dá)總電流平均值的 57%，這顯然加重了整流器的負(fù)擔(dān)。由圖 ，自感應(yīng)環(huán)流在交流輸出電流靠近零點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)最大值，這對(duì)保持電流連續(xù)是有利的。由于兩組輸出電壓瞬時(shí)值中一些諧波分量抵消了，故輸出電壓的波形較好。這樣的運(yùn)行方式既可以使控制簡(jiǎn)化，運(yùn)行穩(wěn)定，改善輸出電壓波形的畸變，又不至于使電流過(guò)大，這就是局部環(huán)流運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)。主回路有三脈波零式電路（有 18個(gè)晶閘管）、三脈波帶中點(diǎn)三角形負(fù)載電路（有 12個(gè)晶閘管）、三脈波環(huán)路電路（有 9個(gè)晶閘管）、六脈波橋式電路（有 36個(gè)晶閘管）、十二脈波橋式電路等多種。 167。主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，變換效率高。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(dòng)系統(tǒng)中。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。 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(shí)現(xiàn)，目前廣泛采用。 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分類 電壓源型變頻器 在交 —直 —交變壓變頻裝置中，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是 —個(gè)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。 ? 有的交一交變壓變頻裝置用電抗器將輸出電流強(qiáng)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。逆變器中的電力電子開(kāi)關(guān)器件無(wú)法儲(chǔ)能，無(wú)功能量只能靠直流環(huán)節(jié)中作為濾波器的儲(chǔ)能元件來(lái)緩沖，使它不致影響到交流電網(wǎng)。 (2) 回饋制動(dòng) 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?，電流不能反向，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
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