1.主控电路 2.控制电源、采集样品及驱动电路 3.整流电路和逆变电路 2.1.1 变频器的主控电路 (1)基本任务 1)接受各种信号 2)进行基本运算 3)输出计算结果 (2)其他任务 1)实现各项控制功能 2)实现各项保护功能 2.1.2 变频器的控制电源、采集样品及驱动电路 (1)控制电源供给稳压电源 1)主控电路0~+5V 2)外控电路 (2)采集样品电路 1)供给控制用数据 2)供给保护采集样品 (3) 驱动电路 .1.3整流电路和逆变电路 1.整流电路 将交流电转换为直流电,应用最多的是三相桥式整流电路。分为不可控整流和可控整流电路。 2.逆变电路 将直流电转换为交流电,应用最多的也是三相桥式逆变电路。 2.2 变频器的分类 的调制方式分 (1)PAM(脉幅调制)在整流电路部分对于输出电压幅值进行控制,而在逆变电路部分对于输出频率进行控制的控制方式。 (2)PWM(脉宽调制)保持整流得到的直流电压大小不变的条件下,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。 1.按电压 (2)按工作原理分 V/F控制对于变频器的频率和电压同时进行调治 转差频率控制为V/F控制的改进方式 矢量控制将交流机电的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流并分别加以控制的方式 直接转矩控制把转矩作为控制量,直接控制转矩,是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术。 (3)按用途分 通用变频器能与普通的笼式马达配套使用,能适应各种不同性质的负载并具有多种可供选择功能 高性能专用变频器对于控制要求较高的系统(电梯、风机水泵等),大多采用矢量控制方式 高频变频器高速马达配套使用 (4)按变换环节分 交-交变频器把频率固定的交流电直接变换成频率和电压连续可调的交流电。无中间环节,效率高,但连续可调的频率范围窄。 交-直-交变频器先把交流电酿成直流电,再把交流电通电流通过力电子器件逆酿成直流电。优势较着,今朝广泛采用的方式 (5)按直流环节的储能方式分 电流型中间环节采用大电感作为储能环节,无功功率将由该电感来缓冲。再生电能直接回馈到电网。 电压型中间环节采用大电容作为储能环节,负载的无功功率将由它来缓冲。无功能量很难回馈到交流电网。 2.3变频器的额定值与频率指标 1、输入侧的额定值 主要是电压和相数小容量有 380V/50HZ,三相,用于国内装备; 230V/50HZ或60HZ,三相,主要用于入口装备; (200-230V)/50HZ,主要用于家用电器。 2、输出侧的额定值 (1)输出电压最大值UN (2)输出电流最大值IN长时间通过 (3)输出容量SN=UNIN (4)配用马达容量PN=SNηMcosφ (5)超载能力是指输出电流额定值的许可范围和时间。大多数变频器规定为150%IN、60S,180%IN、0.5S 3、频率指标 (1)频率范围最高频率和最低频率之差。最低0.1~1HZ,最高为120~650HZ (2)频率精度指变频器输出频率的准确程度。 (3)频率分辨率指输出频率的最小改变量。 2.4 变频器的主电路 变频器的主电路主要由整流电路、中间直流电路和逆变器三部分组成 交-直部分 (1)整流电路由VD1~VD6组成三相不可控整桥。 (2)滤波电容CF除滤波外,还有在整流电路与逆变电路之间去耦作用,以消除相互滋扰。 (3)限流电阻RL与开关SL限制CF的充电电流,正常时通过开关短接电阻。 直-交部分 (1)逆变管VT1~VT6组成逆变桥,是变频器实现变频的环节,是核心部分。 (2)续流二极管VD7~VD12作用: 马达为感性负载,无功分量返回直流电源供给“通道”。(频率下降时,再生制动状态) (3)缓冲电路 由C01~C06,R01~R06及VD01~VD06构成。 R01~R06是限制逆变管在接通瞬间C01~C06的放电电流。而VD01~VD06使得逆变管在判断过程当中R01~R06不起作用。 制动电阻和制动单位 制动电阻RB把再生到直流电路的能量消耗掉 制动单位VTB控制流经RB的放电电流IB 三订交流异步马达的转速为 可见,在转差率S变化不大的情况下,可以认为,调治马达定子电源频率时,马达的转速大致随之成正比变化。若均匀改变马达电源的频率f,则可以平滑地改变马达的转速。 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 补充:逆变器件的工作条件 1.能承受足够大的电压和电流 电压U线=380V,三相全波整流后UL=513V,UM=537V。思量到电感及负载动能反馈能量的效应,开关器件的耐压应在1000V以上。 电流当PN=150KW时,IN=250A,IM=353A,思量过载能力,要求开关器件许可承受的电流应大于700A。 2.许可频繁地接通和断开 逆变过程现实上是若干个开关器件长时间地反复瓜代导通和关断的过程,这是有触点开关器件无法做到的,必须依赖无触点开关(即半导体开关器件),而无触点开关要做到承受足够大的电压和电流并非易事。因此,变频器的浮现比异步马达晚了长达百年之久。 3.接通和关断的控制必须十分方便 最基本的控制如频率的上升和下降、改变频率的同时还要改变电压等。 半导体开关器件详见课件第一讲或教材P6-9 2.5调速的基本控制方式 对于异步马达进行调速控制时对于主磁通的要求希望主磁通保持额定值不变 太弱铁心哄骗不充分,同样定子电流下电磁转矩小,马达负载能力下降。 太强则处于过励磁状态,为防机电过热,负载能力也下降。 1.基频以下的恒磁通变频调速 E1=4.44f1N1Φm 要求降低供电频率的同时降低感应电动势,保持E1/f1=C。而E1难于直接测量和直接控制,当E1和f1较高时,可忽略漏抗,让定子相电压U1和频率f1的比值保持常数.即为V/F控制方式。 当频率较低时,V/F控制需要人为提高定子电压以补偿定子电压降的影响。 2.基频以上的弱磁变频调速 频率由额定值向上增大,但电压U1受额定电压U1N的限制不能再升高,只能保持U1=U1N不变。使主磁通随着f1的上升而减小,相当于直流马达弱磁调速的情况属于近似的恒功率调速方式。
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