低压变频器基础知识.docVIP

变频技术的发展 电力电子器件是变频器发展的基础，计算机技术和自动控制理论是变频器发展的支柱。电力电子器件由最初的半控器件SCR，发展为全控器件GTO晶闸管、GTR、MOSFET、IGBT,到今年研制出的IPM，单个器件的电压值和电流值的定额越来越大，工作速度越来越高，驱动功率和管耗越来越小。变频技术的核心控制由单片机完成，这些新技术和自动控制理论使变频器的容量越来越大，功能越来越强。 市场需求也是变频器发展的动力，来自国家节能中心的数据： 在全国总的电能消耗中：各种电机的耗电量占：50％! 其中风机泵的耗电量：50％! 即：全国的发电量中1/4被风机、泵消耗了！ 必威体育精装版数据：各种风机、泵耗电量占全国发电量的1/3! 据测算我国潜在变频器市场是巨大的。 变频器技术的发展趋势是：智能化，专门化，一体化，环保低噪 变频技术已被公认为最理想，最有发展前途的调速方式之一，它主要应用在节能，自动化系统及提高工艺水平和产品质量等方面。 变频调速的实现及分类 1.交-交调速 交-交调速只有一个变换环节，将恒压恒频的交流电源转换成变压变频的电源，因此又称为直接变频器，它主要应用于大功率的三相异步电动机和同步电机的低速变频调速 优点：原理简单，方便 缺点：①结构庞大，笨重；②谐波成分大；③频率最高不会大于30Hz 因而其应用范围受到限制 2. 交-直-交调速 交-直-交调速主要由三部分组成：整流电路，中间电路，和逆变电路 优点：①调速范围广；②具有良好的动静态特性 用可控硅实现VV，用IGBT逆变来实现VF 我公司使用的是交-直-交变频调速，整流部分采用二极管进行整流，逆变部分采用功率器件IGBT来实现。 下面简单谈一下IGBT IGBT全名绝缘栅极晶体管，它具有MOS和BJT双重功效。从输入上看，IGBT具有MOSFET的输入特性：输入阻抗高，属电压控制元件，因而驱动简单。从输出侧看，它具有BJT的输出特性：饱和压降低，耐压有1200V,1700V,3300V级，电流可达几百安，上千安，开关频率十几K,这些技术指标均可满足我公司变频器的要求。 三、变频调速的原理 变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。 我公司选用的是VVVF(Variable Voltage Variable Frequency )调速 异步电动机的转速 P:电动机极对数 n0:同步转速 调节n，由三种方法： 变p,只可跳变，不能连续调速，有局限性 变s,调速范围越宽，系统效率越低 1，2均为改造电机。 变f,可连续大范围调速，转差率小，效率高 n与f 成正比，通过改变f即可改变电动机的转速，当f在0-50hz范围变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 但仅改变频率，电机将被烧坏，尤其当频率降低时，问题更突出。 三相异步电动机每相绕组的反电动势公式： 其中： E：为每相定子绕组的反电动势 N：为每相定子绕组的匝数 K：为系数 为了保持磁通不变，故必须保持V/F恒比。 如果磁通太弱就等于没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，过大的励磁电流会使绕组过热而损坏电动机。 为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变f的同时，也改变U. 故为VVVF 由可分成两种情况分析:(1) 在频率低于供电的额定电源频率时属于恒转矩调速。变频器设计时为维持电机输出转矩不变，必须维持每极气隙磁通Фm不变，从式可知，也就是要使E1/f1=常数。忽略定子漏阻抗压降，可以认为供给电机的电压U1与频率f1按相同比例变化，即U1/f1=常数。??? 但是在频率较低时，定子漏阻抗压降已不能忽略，Фm和输出转矩下降，因此要人为地提高定子电压，以作漏抗压降的补偿，维持E1/f1≈常数Фm基本不变。因此这种方法被称为电压补偿（转矩提升）。此时变频器输出U1/f1关系如图1中的曲线2，而不再是曲线1。 多数变频器在频率低于电机额定频率时, 输出的电压U1和频率f1类似图1中曲线2, 并且随着设置不同, 可改变补偿曲线的形状，。 (2) 在频率高于定子供电的额定电源频率时属于恒功率调速。此时变频器的输出频率f1提高，但变频器的电源电压由电网电压决定，不能继续提高。根据公式(3)，E1不能变，f1提高必然使Фm下降，由于Фm与电流或转矩成正比，因此也就使转矩下降，转矩虽然下降了，但因转速升高了，所以它们两的乘积并未变，转矩与转速的乘积表征着功率。因此这时候电机处在恒功率输出的状态下运