【正文】 電抗器或電容組成 ,其作用是對(duì)整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波 。逆變器也是三相電橋式整流電路 ,但它的作用與整流器相反 ,是將直流電變換為可調(diào)的交流電 ,它是變頻器的主要組成部分。圖 是變頻器的構(gòu)成簡(jiǎn)圖 ,其中 DC 框?yàn)闉V波器。 圖 變頻器的構(gòu)成簡(jiǎn)圖 V/F 通用變頻器的控制方式及其原理 在異步電動(dòng)機(jī)中 ,當(dāng)給定子繞組通上三相交流電定子三相繞組就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ,其磁感線通過定子和轉(zhuǎn)子的鐵心而閉合 ,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不僅在 轉(zhuǎn)子的每項(xiàng)繞組中會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì) E2,而且在定子的每項(xiàng)繞組中也感應(yīng)出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1。設(shè)定子和轉(zhuǎn)子的每項(xiàng)繞組的匝數(shù)為 N1和 N2,定子每項(xiàng)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1的幅值為 式中 :為電網(wǎng)的頻率 。為定子繞組的系數(shù) 。為通過每項(xiàng)繞組的刺痛量最大值 ,在數(shù)值上等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通。即。 在異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí) ,一個(gè)重要的因素是希望保持每極磁通Φ為額定值 ,因?yàn)樵谑? 中 ,和 N1 是不變的 ,而 E和是可變的。 如果不是保持沒極磁通Φ為額定值 ,而使欲保持每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1不 變時(shí) ,f1和Φ之間有什么關(guān)系呢 ?如果 f1變大 ,大于電動(dòng)機(jī)的額定頻率 ,定子內(nèi)阻抗變大 ,定子電流變小 ,導(dǎo)致氣隙磁通最大值變小Φ m 小于額定氣隙磁通。這樣電動(dòng)機(jī)鐵芯的效能沒有得到充分利用 ,而且磁通減小也會(huì)使電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩下降。如果 f1 變小 ,小于電動(dòng)機(jī)的額定頻率 ,定子內(nèi)阻抗變小 ,定子電流變大 ,導(dǎo)致氣隙磁通最大值Φ m 變大 ,大于額定氣隙磁通。這樣 ,電動(dòng)機(jī)鐵芯產(chǎn)生過飽和 ,這就意味著勵(lì)磁電流過大 ,導(dǎo)致繞組過分發(fā)熱 ,造成系統(tǒng)的功率因數(shù)下降 ,電動(dòng)機(jī)的效率也隨之下降 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使定子繞組過熱而燒壞。因此要實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速 ,應(yīng)保持氣隙磁通Φ m 不變 ,即 E1/常數(shù) ,這就就是 V/F 控制。 變頻器的主電路 變頻器的主電路主要由整流電路、中間直流濾波電路、制動(dòng)電路和逆變電路三部分組成。主電路的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 主電路的基本機(jī)構(gòu) (1)變頻器的整流電路 從圖 VD1~VD6或整流二極管模塊組成不可控全波整流橋 ,其作用是采用全波整流將三相交流電變成直流電。當(dāng)三相交流電線電壓 U 為 380V 時(shí) ,整流后的峰值為 ,平均電壓 513V. 2 濾波電路 整流電路輸出的整流電壓時(shí)脈動(dòng)的直流電壓 ,必須經(jīng)過濾波 ,圖 電路中濾波元件是電容器 CF,電容器濾波的基本原理是利用電容器的充放電功能 ,讓它在電壓高的時(shí)候充電 ,在電壓低的時(shí)候放電 ,從而得到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓。由于收到點(diǎn)解電容的容量和耐壓能力的影響 ,濾波電容器通常由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組 ,再由兩組 CF1 和 CF2 串聯(lián)而成。因?yàn)殡娊怆娙萜魅萘康碾x散性很大 ,因而 CF1 和 CF2 電容組的電容量不完全相等 。從而造成電容器組 CF1 和CF2 承受的電壓值不完全相等 ,使承受電壓較高的一 側(cè)電容器組容易損害 ,而另一側(cè)也會(huì)相繼損壞。為了解決這個(gè)問題 ,在電容器組 CF1 和 CF2 旁個(gè)并聯(lián)一個(gè)電阻 RC1 和 RC2,兩者的阻值相等 ,起均壓作用。 電容器器組的作用除了濾波以外 ,還有另外的作用 :在整流電路和逆變電路之間起去耦作用 ,消除兩電路之間的相互干擾 。為整個(gè)電路的感性負(fù)載 (電動(dòng)機(jī) )提供容性無功功率 。電容器組還有儲(chǔ)能的作用。 (3)限流電路 變頻器接通電路的瞬間 ,濾波電容的充電電流很大 ,此充電電流可能損壞整流橋。圖 限流電路圖 ,當(dāng)電路中串入限流電阻 RL 后 ,就限制了電容充電電流 ,對(duì)整流橋起保護(hù)作用。但當(dāng)電容器組 CF1 和 CF2 沖電到一定程度時(shí) ,限流電阻 RL 就起反作用了 ,會(huì)妨礙電容器組 CF1 和 CF2 進(jìn)一步充電。為此 ,在 RL 旁并了一個(gè)短路開關(guān) ,當(dāng)電容器組 CF1 和 CF2 充電到一定程度時(shí) ,讓其接通 ,將 RL 短路。但在很多變頻器中已由晶閘管 SL 所代替。 (4)制動(dòng)電路 如圖 中變頻器的制動(dòng)電路由制動(dòng)電阻 RB 和晶閘管 VB 組成。電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降的過程中 ,其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會(huì)超過此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速 ,處于再生制動(dòng)狀態(tài) ,拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能反饋到直流電路中 ,但直流電路能量無法回饋給交流電網(wǎng) ,只能由電容器組 CF1 和 CF2 吸收 ,使直流電壓不斷上升 (程為泵升電壓 ),升高到一定程度 ,就會(huì)對(duì)變流器件造成損害。為此 ,在電容器組 CF1 和 CF1 旁并聯(lián)了制動(dòng)電阻 RB 和制動(dòng)單元 (功率開關(guān)管 )相串聯(lián)的的電路。當(dāng)再生電能經(jīng)過逆變器的續(xù)流二極管反饋到直流電路時(shí) ,將電容器的電壓升高 ,觸發(fā)導(dǎo)通與制動(dòng)電阻 RB相串聯(lián)的功率開關(guān)管 VB, 讓電容放電電流流過制動(dòng)電阻 RB,再生電能就會(huì)消耗在電阻上 ,放電電流的大小由功率開關(guān)管 VB 控制。此方法適用于小容量系統(tǒng)。另一種方法就是整流電路中設(shè)置反并聯(lián)逆變橋 ,將再生電能回饋給交流電網(wǎng)。此方法 適用于大容量系統(tǒng)。 5 逆變電路 三相逆變電路時(shí)由 V1~V6 晶閘管構(gòu)成的三相逆變橋電路和續(xù)流電路組成 ,如圖 所示。逆變橋電路的功能是把整流濾波后的直流電逆變成頻率、幅值都可調(diào)節(jié)的交流電。除晶體管以外 ,其他的電力電子器件都可使用。續(xù)流電路是由 VD7~VD12 二極管構(gòu)成。其主要功能是 :一是為電動(dòng)機(jī)的感性無功電流返回直流電源提供通道 。二是 ,當(dāng)頻率下降時(shí) ,隨之同步轉(zhuǎn)速也下降時(shí) ,電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài) ,再生電流將通過續(xù)流二極管 D7~D12 返回直流電源 。三是 ,在逆變過程中 ,同一橋臂的兩個(gè)逆變管以 很高的頻率交替導(dǎo)通和截止 ,在交替導(dǎo)通和截止的換相的過程中也需要續(xù)流二極管 D7~D12 提供通道。 PWM 控制技術(shù) PWM(Pulse Width Modulation)控制技術(shù)就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù) ,即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制 ,來等效的獲得所需要的波形 (含形狀和幅值 )。面積等效原理是 PWM 技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論 。一種典型的 PWM 控制波形SPWM:脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形稱為 SPWM 波。逆變橋式電路就是通過 PWM 的控制得到了電壓和頻率可調(diào)的交流電。 SPWM 型脈 寬調(diào)制是這樣實(shí)現(xiàn)的 ,在開關(guān)元件的控制端加上兩種信號(hào) :三角載波和正弦調(diào)制波 ,如圖 上部分所示。當(dāng)正弦波的值在某點(diǎn)上大于三角波的值時(shí) ,開關(guān)元件導(dǎo)通 ,輸出矩形脈沖 ,反之 ,開關(guān)元件截止。輸出的矩形脈沖如圖 下部分所示。而根據(jù)面積等效原理 ,矩形脈沖可以等效成正弦波 ,如圖 所示。改變正弦波調(diào)制波的幅值 (不超過三角的幅值 )就可以改變輸出電壓脈沖的寬度 ,從而改變輸出電壓在相應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)的平均值大小 ,當(dāng)改變正弦調(diào)制波的頻率時(shí) ,就可以改變輸出電壓的頻率。 圖 圖 FRF500 系列的接線端的功能 本設(shè)計(jì)所使用的變頻器都是 FRF500 系列的。變頻器的接線端口分為上下兩部分 ,上部分為控制接線端 ,下部分為主電路接線端 ,圖 是變頻器主電路的接線端子排布的具體情況 ,圖 是變頻器的控制電路的接線端子排布的具體情況。由這兩個(gè)看來 ,變頻器的主電路接線端子和控制電路的接線端子是比較多的 ,可以通過了解一下各端子的作用有助于正確使用。 圖 變頻器的主電路接線端子 圖 變頻器的控制電路的接線端子 表 是對(duì)變頻器的主電路控制端子的說明 ,該表中的端子號(hào)為圖 所示。 表 變頻器主電路接線端子說明 端子號(hào) 端子名稱 說 明 R, S, T 交流電源輸入 連接工頻電源 U, V, W 變頻器輸出 接三相異步電動(dòng)機(jī) R1, S1 控制回路電源 與交流電源端子 R,S 連接。當(dāng)變頻器保持異常顯示和異常輸出 ,應(yīng)拆下 RR1和 SS1之間的短路片 ,并提供外部電源到此端子。 P, PR 連接制動(dòng)電阻器 拆開端子 PRPX 之間的短路片 ,在 PPR之間連接選件制動(dòng)電阻器 P, N 連接制動(dòng)單元 連接選件 FRBU型制動(dòng)單元 ,或電源再生單元 (FRRC). P, P1 連接改善改善功率因素 DC 電抗器 拆開端子 PP1 間的短路片 ,連接選件改善功率因數(shù)用的電抗器 PR, PX 連接內(nèi)部制動(dòng)回路 用短路片將 PXPR 間短路時(shí)內(nèi)部制動(dòng)回路便生效 ( 以下裝有 )。