第7章 變頻器及應(yīng)用

1、第7章 變頻器及應(yīng)用7.1 變頻器概述 基本功能：恒壓恒頻CVCF（Constant Voltage Constant Frequency）的交流電變壓變頻VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的交流電。 從整體結(jié)構(gòu)上看，電力電子變壓變頻器可分為交-直-交和交-交兩大類。1.交交-直直-交變壓變頻器交變壓變頻器 交-直-交變壓變頻器先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流，如下圖所示。變壓變頻變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻恒壓恒頻(CVCF)逆變逆變DCACAC50Hz整流整流圖7-1 交-直

2、-交（間接）變壓變頻器n由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個“中間直流環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式的變壓變頻器。n 具體的整流和逆變電路種類很多，當(dāng)前應(yīng)用最廣的是由二極管組成不控整流器和由功率開關(guān)器件（P-MOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡稱PWM變壓變頻器，如下圖所示。圖7-2 交-直-交PWM變壓變頻器2. 交-交變壓變頻器 交-交變壓變頻器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，它只有一個變換環(huán)節(jié)，把恒壓恒頻（CVCF）的交流電源直接變換成VVVF輸出，因此又稱直接式變壓變頻器。 有時為了突出其變頻功能，也稱作周波變換器（Cycloconveter）。交-交變壓變頻

3、器的基本結(jié)構(gòu)圖7-3 交-交（直接）變壓變頻器 常用的交-交變壓變頻器輸出的每一相都是一個由正、反兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。 也就是說，每一相都相當(dāng)于一套直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的反并聯(lián)可逆線路。交-交變壓變頻器的基本電路結(jié)構(gòu)圖7-4 交-交變壓變頻器每一相的可逆線路三相交交變頻電路 三相交交變頻電路可以由3個單相交交變頻電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。 如果每組可控整流裝置都用橋式電路，含6個晶閘管（當(dāng)每一橋臂都是單管時），則三相可逆線路共需36個晶閘管，即使采用零式電路也須18個晶閘管。三相交交變頻器的基本結(jié)構(gòu)3.電壓源型和電流源型逆變器電壓源型和電流源型逆變器 在交-直-交變壓變頻

4、器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型電壓源型和電流源型電流源型兩類，兩種類型的實實際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。下圖繪出了電壓源型和電流源型逆變器的示意圖。 兩種類型逆變器結(jié)構(gòu)圖7-5 電壓源型和電流源型逆變器示意圖4.變頻器的基本工作原理 1234ABCD4321DCBA整流RST平波驅(qū)動電路控制電路電壓/電流檢測電路電路電路制動電路逆變電路/轉(zhuǎn)速M3保護電路運算電路控制信號輸入電路鍵盤輸入顯示電路運行狀態(tài)信號輸出通信電路主電路三相電源輸入UVW電動機圖7-6 變頻器的基本結(jié)構(gòu)框圖12345678ABCD87654321DC

5、BAUUURSTR1C1R2C2R3C3R73.3M C447n2201680uF1680uF110K110K去控制板電源V710K5R6B-ACDCDC+DC-B+R+V1V4G1G4S16.8MJ1繼電器觸點電流去電壓檢測電路去電流檢測電路去電流檢測電路U相電流取樣V3V6G3G6S3去電流檢測電路V相電流取樣V5V2G5G2S5去電流檢測電路W相電流取樣WVU去制動驅(qū)動電路過電壓保護電路整流與濾波電路制動電路逆變電路取樣圖7-7 主電路原理圖7.2 變頻器的控制盤及外圍電路ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的ACS510-01系列變頻器 變頻器的控制盤 控制盤是變頻器的人機交互界面，它主要用來顯示變頻器的運行數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)、設(shè)置變頻器運行參數(shù)及實現(xiàn)變頻器的本地控制。 控制盤可分為兩部分：上半部分為顯示部分，下半部分為鍵盤部分。圖7-8 ACS510-01系列變頻器控制盤1234ABCD4321DCBARL1SL2TL3QMUVW1SCR2AI13AGND410V5AI26AGND7AO18AO29AGND1024V11GND12DCOM13DI114DI215DI316DI417DI518DI619RO1C20RO1A21RO1B222324252627V VV FRO2CRO2ARO2BRO3CRO3ARO3BPEN繼電器輸出2繼電器輸出1繼電器輸出3保護接地屏蔽接入