变频器原理与.ppt

变频器;一、变频器概述;异步电机调速系统的种类很多，但是效率很高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的 主要发展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无级调速。变频器可把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。;随着电力电子技术的发展，出现了高耐压、大功率、具有自关断的全控型电力电子器件，它具有驱动功率小、开关频率高等特点，应用在逆变电路中可极大提高变频的 性能。 脉宽调制（PWM)变频就是把通讯系统中的调制技术推广应用到交流变频中，可使变频器具有良好的输出波形，降低了噪声和谐波，提高了系统的性能。 采用全数字微机控制技术，使变频器减小了体积、降低了成本、提高了效率、增强了功能。 以上三种技术的应用，使电机基本能够平稳运行、无噪声、无抖动。交流变频调速已成为电气调速传动的主流。目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且已扩展到了工业生产的所有领域，以及空调器、洗衣机、电冰箱等家电中。;一、变频器概述;VVVF(Variation Voltage Variation Frequency)频率可变、电压可变。;变频器概述;;2.控制方式 变频器用不同的控制方式，得到的调速性能 、特性及用途是不同的。 控制方式大体分为开环控制及闭环控制。 开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方式 闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。 现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美，直接转矩控制直接取交流电动机参数进行控制，其方便准确精度高。;二、变频器基本原理;一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电动机和控制电路3大部分组成， 静止式变频装置的输入是三相式单相恒频、恒压电源，输出则是频率和电压均可调的三相交流电。至于控制电路，变频调速系统要比直流调速系统和其他交流调速系统复杂得多，这是由于被控对象—感应电动机本身的电磁关系以及变频器的控制均较复杂所致。因此变频调速系统的控制任务大多是由微处理机承担。;（二）变频调速的基本要求;;（三）变频器的分类 1.按变换环节分: (1)交-交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频器。 (2)交-直-交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电，又称间接式变频器。;2.按电压的调制方式分: (1) PAM (脉幅调制) 变频器 输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式几近绝迹。 (2) PWM (脉宽调制) 变频器 输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。 目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦脉宽调制(SPWM)方式。;3. 按直流环节的储能方式分（对交直交）: (1)电流型 直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。 (2)电压型 直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。;（四）交-交与交-直-交变频器;交交变频;4.1交-交变频器工作原理 单相交交变频电路原理图和输出电压波形 ;三相输入单相输出的交交变频电路由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，其结构如图1(a)所示 . 结合图1(a)，下面分析三相输入单相输出的交交变频电路的工作原理： P组工作时，负载电流io为正；N组工作时，io为负；两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电；改变切换频率，就可改变输出频率wo；改变变流电路的控制角α ，就可以改变交流输出电压幅值；为使uo波形接近正弦，可按正弦规律对α 角进行调制，在半个周期内让P组 α 角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。uo由若干段电源电压拼接而成，在uo一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波如图1(b)。 ;4.2 交-直-交变频器 其结构如下，它由主电路和控制电路组成。 ;交-直-交变频器主电路 目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主电路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流电路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成。; ;一、交－直变换部分 　　1、VD1～VD6组成三相整流桥，将交流变换为直流。 　　2、滤波电容器CF作用： 　　（1）滤除全波整流后的电压纹波； 　　（2）当负载变化时，使直流电压保持平衡。 　　因为受电容量和耐压的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。如图中的CF1和CF2。由于两组电容特性不可能完全相同，在每组电容组上并联一个阻值相等的分压电