电力电子技术第6章 电力电子技术应用实例.pptVIP

2）变频器及其分类： 变频器是利用电力电子器件的通断作用将频率固定（通常为工频 50 ～ - Iz）的交流电（三相或单相）变换成频率连续可调的交流电的电能控制装置。 （2）变频器的基本结构和工作原理 1）变频器的基本结构： 目前生产中广泛应用的是通用变频器，根据功率的大小，从外形上看有书本型结构（0.57 ～ 37kW ）和装柜型结构（45 ～1 500 kW ）两种。 * 图 6.16 J300系列通用变频器的书本型结构 * 图 6.17 通用变频器的主电路 2）变频器的主电路： 通用变频器的主电路如图 6.17所示，它主要由以下几部分组成。 * ①整流部分。整流部分的作用是将频率固定的三相交流电变换成直流电。它包括： a）三相整流桥。由整流二极管 VDl耀 VD6构成三相桥式整流电路。 b）滤波电容器 C。其作用是滤平桥式整流后的电压纹波，使直流电压保持平稳。 c）限流电阻 RL和开关 S。在变频器电源接通的瞬间，滤波电容 C 的充电电流很大，过大的冲击电流可能会损坏三相整流桥中的二极管。 * ②逆变部分： a）逆变管V1～V6构成三相逆变桥，这6个逆变管按一定规律轮流导通和截止，将直流电逆变成频率可调的三相交流电。逆变的电力电子器件有GTO，GTR，IGBT，IPM 等。通用变频器中，采用GTR，IGBT器件的居多。 b）续流二极管VD7～VD12的主要作用是在换相过程中为电流提供通路。 c）缓冲电路的作用是限制过高的电流和电压，保护逆变管免遭损坏。 ③制动电阻RB和制动单元VB。采用了变频器的交流调速系统中，电动机的减速是通过降低变频器的输出频率来实现的。 * 3）变频器的工作原理。将直流电变换为交流电的过程称为逆变，完成逆变功能的装置叫逆变器，它是变频器的重要组成部分。 * 图 6.19 模拟电路生成 PW M 原理 * 4）变频器的控制电路。为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路。其主要任务是完成对逆变器开关元件的开关控制和提供多种保护功能。控制方式有模拟控制和数字控制两种。 * 图 6.20 三相桥式 PW M 逆变电路波形 * ①运算电路。运算电路的主要作用是将外部的速度、转矩等指令信号同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定变频器的输出频率和电压。 ②信号检测电路。将变频器和电动机的工作状态反馈至微处理器，并由微处理器按事先确定的算法进行处理后，为各部分电路提供所需的控制或保护信号。 ③驱动电路。驱动电路的作用是为变频器中逆变电路的换流器件提供驱动信号。 ④保护电路。保护电路的主要作用是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常。 * 5）变频器的选择。目前，国内外已有众多生产厂家定型生产多个系列的变频器，使用时应根据实际需要选择满足使用要求的变频器。 ①选择变频器的类型。大体可分为以下几种情况： a）对于风机和泵类负载，由于低速时转矩较小，对过载能力和转速精度要求较低，故选用价廉的变频器。 b）对于希望具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能方面要求不高的负载，可选用无矢量控制型变频器。  * 图 6.21 通用变频器的基本电路 * c）对于低速时要求有较硬的机械特性，并要求有一定的调速精度，但在动态性能方面无较高要求的负载，可选用不带速度反馈的矢量控制型。 d）对于某些对调速精度和动态性能方面都有较高要求，以及要求高精度同步运行等负载，可选用带速度反馈的矢量控制型变频器。 ②变频器容量的选择。变频器的容量通常用额定输出电流（A）、输出容量（kVA）、适用电动机功率（kW ）表示。 * 6）变频器的接线： ①主电路的接线。主电路的基本接线如图 6.22所示。R，S，T 是变频器的输入端，接电源进线。U，V，W 是变频器输出端，与电动机相接。输出端与输入端绝对不允许接错，否则会发生电源短路故障。 ②控制电路的接线。变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。模拟量控制线主要包括：输入侧的给定信号线和反馈线；输出侧的频率信号线和电流信号线。 7）变频调速系统的调试。变频调速系统的调试工作，并没有规定的步骤，只是一般应遵循“先空载、继轻载、后重载”的规律。 * ①通电前的检查。变频器安装、接线完成后，通电前应进行下列检查： a）外观、构造检查包括检查变频器的型号是否有误、安装环境有无问题、装置有无脱落或破损、电缆直径和种类是否合适、电气连接有无松动、接线有无错误、接地是否可靠等。 b）绝缘电阻的检查。测量变频器主电路绝缘电阻时，必须将所有输入端（R，S，T）和输出端（U，V，W ）都连接起来后，再用 500 V 兆欧表测量绝缘电阻，其值应在 10 MΩ 以上。