變頻器的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理資料

1、 變頻器硬件結(jié)構(gòu)機(jī)工作原理變頻器硬件結(jié)構(gòu)機(jī)工作原理煙草行業(yè)變頻器應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)班2變頻器分類變頻器分類n （1）根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分為：）根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分為： 1. 交-直-交變頻器先將頻率固定的交流電“整流”成直流電，再把直流電“逆變”成頻率任意可調(diào)的三相交流電。 2. 交-交變頻器把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電。n （2 2）變頻器按其供電電壓分為）變頻器按其供電電壓分為： 低壓變頻器 ( 110V 220V 380V ) 、中壓變頻器 ( 500V660V 1140V ) 和高壓變頻器 ( 3KV 3.3KV 6KV 6.6KV 10KV )。n （3 3）根據(jù)直流電路的

2、儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（濾波方式）分為：）根據(jù)直流電路的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（濾波方式）分為：1. 電壓型變頻器其儲(chǔ)能元件為電容器。中、小容量變頻器以電壓型變頻器為主。2. 電流型變頻器其儲(chǔ)能元件為電感線圈 n （4 4）變頻器按其功能分為：）變頻器按其功能分為： 恒轉(zhuǎn)矩（恒功率）通用型變頻器、平方轉(zhuǎn)矩風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能型變頻器、簡易型變頻器、迷你型變頻調(diào)速器、通用型變頻器、紡織專用型變頻器、高頻電主軸變頻器、電梯專用變頻器、直流輸入型礦山電力機(jī)車用變頻器、防爆變頻器等。 n 最常用的為交直交電壓型變頻器最常用的為交直交電壓型變頻器3變頻器電路變頻器電路 變頻器主回路變頻器主回路69. 整流和濾波電路整流和濾波電路7直流部分

3、電壓直流部分電壓n 極管整流器主要用于極管整流器主要用于PWM變頻器。如上圖所示，由變頻器。如上圖所示，由6個(gè)二極管構(gòu)成。該回路叫做三相整個(gè)二極管構(gòu)成。該回路叫做三相整流橋。若電源電壓為流橋。若電源電壓為Vs（V），則三相整流橋的輸出電壓），則三相整流橋的輸出電壓Ed為，為，8交流發(fā)生原理n 單相變頻器的交流發(fā)生原理。單相變頻器的交流發(fā)生原理。n 9三相變頻器的交流發(fā)生原理三相變頻器的交流發(fā)生原理 1011 逆變電路的基本結(jié)構(gòu)逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖圖3-103-10 逆變電路的結(jié)構(gòu)逆變電路的結(jié)構(gòu) a a） 逆變電路逆變電路 b b）輸出電壓波形輸出電壓波形 c c）輸出電壓等效波形輸出電壓等效波

4、形IGBT絕緣柵晶體管絕緣柵晶體管 IGBTIGBT逆變橋逆變橋絕緣柵雙極型晶體管IGBT兼有功率三極管和場(chǎng)效應(yīng)管的優(yōu)點(diǎn)，即電壓驅(qū)動(dòng)，輸入阻抗高，飽和壓降低，開關(guān)頻率高等 13PWM控制原理控制原理 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同沖量沖量指窄脈沖的面積效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異n 用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波正弦半波N 等分等分，可看成N個(gè)彼此相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等寬度

5、按正弦規(guī)律變化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。要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可理論上，這一系列脈沖寬度可以嚴(yán)格計(jì)算出來，但較理論上，這一系列脈沖寬度可以嚴(yán)格計(jì)算出來，但較為實(shí)用的是調(diào)制方法為實(shí)用的是調(diào)制方法tOua)b)圖6-3Out14PWM調(diào)制分類調(diào)制分類n根據(jù)調(diào)制脈沖的極性可分為：單極性和雙極性調(diào)制n根據(jù)載波信號(hào)和基波信號(hào)的頻率之間的關(guān)系，可分為同步調(diào)制和異步調(diào)制n根據(jù)基波信號(hào)的不同，可以分為矩形波脈寬調(diào)值和正弦波脈寬調(diào)制。15單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制單極性調(diào)制n 在調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)三角載波只在一個(gè)方向變化，n 所得到輸

6、出電壓的PWM波形也在一個(gè)方向變化的控n 制方式稱為單極性PWM控制方式。雙極性調(diào)制n 在調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)三角載波正負(fù)方向變化，所得n 到輸出電壓的PWM波形也在正負(fù)方向變化的控制方式n 稱為雙極性PWM控制方式。16正弦脈寬調(diào)制（正弦脈寬調(diào)制（SPWM）17實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)SPWM（單極性）（單極性）18逆變器的特性逆變器的特性變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動(dòng)機(jī)提供的電源必須滿足電動(dòng)機(jī)的使用要求。即輸變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動(dòng)機(jī)提供的電源必須滿足電動(dòng)機(jī)的使用要求。即輸出正弦波形的電壓和電流。出正弦波形的電壓和電流。逆變逆變SPWM等幅不等寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。等幅不等

7、寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。19雙極性雙極性SPWM20載波頻率n 1、載波頻率對(duì)變頻器輸出電流的影響n （1）運(yùn)行頻率越高，則電壓波的占空比越大，電流高次諧波成份越小，即載波頻率越高，電流波形的平滑性越好；n （2）載波頻率越高，變頻器允許輸出的電流越小；n （3）載波頻率越高，布線電容的容抗越?。ㄒ?yàn)閄c=1/2fC），由高頻脈沖引起的漏電流越大。n 2、載波頻率對(duì)電機(jī)的影響n 載波頻率越高，電機(jī)的振動(dòng)越小，運(yùn)行噪音越小，電機(jī)發(fā)熱也越少。但載波頻率越高，諧波電流的頻率也越高，電機(jī)定子的集膚效應(yīng)也越嚴(yán)重，電機(jī)損耗越大，輸出功率越小。n 3、載波頻率對(duì)其它設(shè)備的影響n 載波頻率越

8、高，高頻電壓通過靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)，電磁輻射等對(duì)電子設(shè)備的干擾也越嚴(yán)重。n 4、載波頻率對(duì)變頻器自身的影響n 載波頻率越大，變頻器的損耗越大，輸出功率越小。如果環(huán)境溫度高，逆變橋上下兩個(gè)兩個(gè)逆變管在交替導(dǎo)通過程中的死區(qū)將變小，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致橋臂短路而損壞變頻器。21雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路 分立插腳式元件的驅(qū)動(dòng)電路 光耦驅(qū)動(dòng)電路 電路復(fù)雜，集成化程度低的驅(qū)動(dòng)電路已逐漸被淘汰 光耦驅(qū)動(dòng)電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計(jì)時(shí)被廣泛采用的一種驅(qū)動(dòng)電路，由于線路簡單，可靠性高，開關(guān)性能好，被歐美及日本的多家變頻器廠商采用 厚膜驅(qū)動(dòng)電路 專用集成塊驅(qū)動(dòng)電路 高頻隔離變壓器加入了驅(qū)動(dòng)電路中,增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，同時(shí)也有效地防止了