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变频技术基本原理

发布时间:2019/7/17 10:35:57 点击量:

⒈变频器的基本概念 :


变频技术是应交流电动机无级调速的需要而产生的。变频器是通过对电力半导体器件(如IGBT)等的通断控制,将电压和频率固定不变的交流电工频电源,变换为电压和频率可变的交流电的电能控制装置,为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电(DC)。然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC),我们把实现这种转换的装置称为“变频器”(inverter)。 对于交—直—交型的变频器来说,为了产生可变的电压和频率。 首先要把工频 (50Hz或60Hz)的交流电源,变换为直流电(DC)再转换成各种频率(0Hz ~ 50Hz、0Hz ~60Hz 及 0Hz ~400Hz )的交流电,最终实现对电机的调速运行。


⒉ 变频器的结构:


     变频器通常包括:整流电路、中间直流电路、平波电路、控制电路、驱动电路、逆变电路等几大部分,其中控制电路完成对主电路的控制。整流电路将交流电变换成直流电 ,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。


⑴ 交—直部分:


①整流:

由三相整流桥组成,将电源的三相交流电全波整流成直流电 。在电源的线电压为380V(AC)的情况下,三相全波整流后直流电压为513V,峰值直流电压为537V。


②滤波:

滤波电路由若干个电容器并联成一组再由两个或两个以上的电容器组串联而成,使直流电压保持平稳。


③限流电阻: 减少冲击电流,保护三相整流桥的二极管。


⑵直—交部分:


①逆变: 

 电路主要包括逆变模块和驱动电路。


㈠逆变模块与逆变桥: 

常见的低压变频器通常由IGBT①(逆变管)组成逆变桥,根据驱动电路的驱动信号,把整流所得的直流电再逆变成频率可调的交流电,这是变频器实现变频的具体执行环节,也是变频器的核心部分。 


㈡驱动电路:

驱动电路作为逆变电路的一部分,对变频器的三相输出有着巨大的影响。驱动电路一般有:分立插脚式元件驱动电路、光耦驱动电路、后膜驱动电路、专用集成驱动电路。其中光耦驱动电路是现代变频器设计时广泛采用的一种驱动电路。


②续流二极管: 

逆变桥中每只逆变管旁都有一只续流二极管,其主要作用是为无功电流返回直流电源时提供“通道”,也为在同一桥臂的两个逆变管交替导通和截止的换相过程中提供“通道”。


③制动:

包括制动电阻和制动控制单元。


㈠制动电阻:

电动机在工作频率急速下降时,被拖动系统的动能要反馈到变频器的直流回路中,使直流电压不断上升,可能达到危险地步。因此必须将再生到直流回路的能量消耗。制动电阻就是用来消耗再生能源的。


㈡制动单元: 

由GTR②或IGBT及其驱动电路构成开关作用,为再生能源流经制动电阻提供通路.


⑶变频器控制回路的构成:

现在在用的变频器其本上用16位,32位单片机或DSP为控制核心来实现全数字化控制的。对变频器的输出和频率的调节提供控制信号的电路称为主控电路。主控电路主要有:频率;电压的运算控制;主电路的电压、电流检测及电动的速度检测电路等构成。其中,运算控制电路一方面接受检测信号,另一方面又发出控制信号到驱动电路,并由驱动电路驱动逆变器来实现对电动机的调速控制。


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