第十六讲变频器的设计.pptVIP

第四章 变频器的设计 山东大学 4 变频器的设计 本章提要 交-直-交PWM变频器的基本结构及作用 变频器常用电力电子开关器件 开关管缓冲电路设计 变频器设计方法 变频器散热系统设计 一、变频调速系统设计的主要内容和步骤 （1）控制系统总体方案设计，明确系统的总体要求及技术条件。包括系统的基本功能、控制方案选择以及性能指标（响应时间、稳态精度、通信接口）等； （2）设计主电路拓扑结构，选定逆变器件类型； （3）确定控制策略和控制方式； （4）选择主控制芯片； （5）选择各物理量的传感器和检测电路； （6）系统硬件设计，包括主电路模块、驱动与保护电路，与CPU相关的电路、外围设备、接口电路、逻辑电路及键盘显示模块； （7）系统软件设计，包括应用程序的设计、管理以及监控程序的设计； （8）在各单元软硬件调试合格的基础上，进入系统实验与统调阶段。 变频调速系统的研制开发过程如图4-22所示。 二、变频器主电路设计 整流器输出接滤波电容，稳定工作时流过变压器副边的相电流如图4-24所示。 通过三相整流桥的每个整流二极管的电流波形近似为方波，如图4-25所示。 二、变频器主电路设计 则流过二极管的电流有效值为 故二极管的电流定额值为 二、变频器主电路设计 考虑电解电容用作滤波时， C’和负载的等效电阻的乘积（时间常数）应远远大于三相整流桥输出电压的脉动周期T=0.0033s（即为3.3ms），则 二、变频器主电路设计 考虑将用作吸收异步电动机的回馈能量时，其容量只能按能量关系来近似估计。电动机骤停时，机械储能与漏感储能之和等于电容上的储能，即 二、变频器主电路设计 （1）要根据负载的最严重情况选择IGBT，如要适当考虑异步电动机的启动电流，要考虑交流电流的峰值。因此，通过IGBT的集电极电流 （2）IGBT的耐压Uceo至少应为实际承担的最大峰值电压的1.2倍以上，即 （二） 11.2kVA变频器设计举例 某双面铣组合机床的机械滑台，由原来的齿轮变速改造成变频调速。要求速度变化范围为16~750r/min，以满足工作进给和快速返回的加工工艺要求。试设计变频器。 已知被控对象的原始数据： 异步电动机型号：Y132M2—6 额定功率：5.5kW 额定电压：380V 额定电流：12.6A 额定转速：960r/min 系统能提供2倍的额定转矩。 设计步骤： 决定变频器的工作方式 由设计要求可知，调速范围为1:47，低速性能要求高，故选用双极性IGBT-SPWM工作方式。 设计变频器的主电路 由于采用双极性IGBT-SPWM变频器，变频器的主电路如图2-18所示。 变频器的功率开关管的计算 （1）计算通过IGBT的峰值电流Im Im由系统工作的最严重情况决定。由题意要求可知，系统要具有2倍额定电流的电磁转矩，再考虑交流电流的峰值，则 （2）选用IGBT的电流定额值 由式（4-26）得出IGBT的集电极电流 选用Ic＝50A的电流定额值。 （3）选用IGBT的电压定额值 变频器输出交流电压为380V。为此，必须用线电压为380V的交流电直接整流，直流侧整流电压 Ud=1.35×380V=513V 由式（4-27），IGBT的耐压 选用Uceo＝1200V的IGBT。 4）由Uceo，Ic决定IGBT的型号 由Ic＝50A，Uceo＝1200V，选用日本富士公司生产的两单元IGBT模块组件，型号为2MBI50L/N-120。 变频器的容量 变频器的额定电流Ie应大于异步电动机的额定电流。 4、整流二极管的计算 （1）计算整流二极管的电流定额Ied 由式（4-17）得 考虑滤波电容的充电电流的影响，需留有较大的电流余量，选用Ied＝60A。 （2）计算整流二极管的电压定额UVD 由式（4-18）得： 则，选用UVD＝1600V。 （3）决定整流二极管型号 由Ied＝60A和UVD＝1600V选用整流二极管。考虑减小变频器体积，故选用三相整流桥模块组件（DF60AA160）。 交流电网侧阻容吸收环节的设计 由式（4-12）决定电容C的大小： 电容的耐压，取UC=630V。 阻尼电阻由式（4-14）决定： 电阻的功率计算，由式（4-15）得： 取功率为25W。 三、变频器主控制电路设计 （一）控制方式选择 U/f控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制、基于智能控制理论的控