DD01第一章變頻器的主電路

1、變頻調(diào)速使用技術(shù)講座第1章變頻器的主電路1. 1三相交流異步電動機(jī)簡介1. 1. 1三相交流異步電動機(jī)的構(gòu)造和原理1.籠形轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)圖11籠形轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的構(gòu)造a）外形 b）定子 c）轉(zhuǎn)子（短路繞組）2.繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)旦）b：圖12繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的構(gòu)造a）外形和接線 b）轉(zhuǎn)子繞組3.旋轉(zhuǎn)原理也h耗7b)圖1 3三相交流異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理a）三相交變電流b）三相繞組 c）旋轉(zhuǎn)原理4.基本公式n0 同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。60fno =pf電流的頻率；p磁極對數(shù)；nM 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Ai= no nM轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差率=nn° - n(MS=nonoAi = s 氐nM = no

2、3= no- s ro=no (1-s)=空(1- s)pp2pnonMAls備注123OOO29OO1OOO. O335. 5 7. 5kW293O7OO. O2311 18.5 kW297O3OO. O145 16O kW2415OO146O4OO. O2711 15 kW147O3OO. O218.5 3O kW148O2OO. O1337 315 kW361OOO96O4OO. O43 5. 5 kW97O3OO. O37. 53O kW98O2OO. O237 25O kW圖1 5變頻可以調(diào)速fx(Hz)n ox(r/ min)fx(Hz)n ox(r/ min)5015005015

3、0025750752250515010030001. 1. 2生產(chǎn)機(jī)械對無級調(diào)速的要求1. 1. 3變頻可以無級調(diào)速/0 50 Hz=01440r/niin1. 2電動機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中的作功過程1. 2. 1電動機(jī)從電網(wǎng)取用電功率時的作功過程1.能量的載體一電動機(jī)的定子電路作用的一方：電源電壓Ui反作用的一方：定子繞組的反電動勢 曰作功的標(biāo)志：電路內(nèi)有電流Ii3.定子繞組的等效電路和電動勢平衡方程圖1 8異步電動機(jī)的磁路a）定子電流的合成磁場b）定子磁動勢 c）轉(zhuǎn)子磁動勢的去磁作用2. 作功要點作用的一方：定子繞組的磁動勢I1N1反作用的一方：轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢I2N1作功的標(biāo)志：磁路內(nèi)有磁通i3

4、. 轉(zhuǎn)子的等效電路匝數(shù)為怕的統(tǒng)我轉(zhuǎn)子a）磁動勢的平衡I b）電流平衡 c）電流矢量圖圖19轉(zhuǎn)子的等效電路a）籠形轉(zhuǎn)子 b）轉(zhuǎn)子電路 c）等效轉(zhuǎn)子 d）等效靜轉(zhuǎn)子e）輸出機(jī)械能 f） 一相等效電路4. 磁動勢的平衡1. 2. 3負(fù)載得到機(jī)械能時的作功過程1. 能量的載體一機(jī)械的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)2. 作功要點作用的一方：電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tm =心2iCOS血反作用的一方：負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩Tl作功的標(biāo)志：拖動系統(tǒng)以一定的轉(zhuǎn)速 nM (= n_)運行1. 2. 4 小結(jié) - -i2 + /0LL圖1 12能量傳遞小結(jié)休 息 10 分 鐘異步電動機(jī)發(fā)明于19世紀(jì)八十年代，變頻器成功于20世紀(jì)八十年代交流直流交流F(

5、+)3.3.哦頻方法3.變頻方法a_OV3EJ_T2ZLVlx ¥2導(dǎo)通¥3*必導(dǎo)通坯+Vab*業(yè)bqZL-5 J卜1. 3交一直一交變頻器的構(gòu)成及演變1. 3. 1交一直一交變頻器的結(jié)構(gòu)和原理1.基本框圖%=陰0 R世=0SEW圖1 13交直交變頻器框圖2. 單相逆變橋1 14單相逆變橋原理 YB/快單相逆變橋電路 bZL1Ia)ZL2所得電壓波形b)4.三相逆變橋'/IUTr弋3/xx? j J J j J! ”一ra) Tb)圖1 16三相逆變橋a）三相逆變電路 b）輸出電壓波形1. 3. 2逆變器件的條件和發(fā)展1.逆變器件的條件.VI V3V5 5J7VV6

6、5J7V -rT5JV V4全U V W圖1 17逆變器件承受的電壓和電流（1）能承受足夠大的電壓和電流。（2）允許長時間頻繁地接通和關(guān)斷。（3）接通和關(guān)斷的控制必須十分方便。2. 逆變器件的發(fā)展（1）起步始于晶閘管圖1 18 SCR逆變a）逆變電路 b）電壓波形 c）電流波形(2) 普及歸功GTR (BJT)b)圖1 19 GTR逆變a）逆變電路 b）電壓波形 c）電流波形（3）提高全靠IGBT圖1 20 IGBT逆變a）逆變電路 b）電壓波形 c）電流波形14變頻器的輸出電壓和頻率1. 4. 1變頻調(diào)速出現(xiàn)的新問題1 .從能量關(guān)系看主磁通的變化圖1 21頻率下降出現(xiàn)的新問題2. 從反電動勢

7、 看主磁通的變化E1 = KEfx 1尸kf F T3. 磁通增大的后果a)圖1 22勵磁電流和飽和程度的關(guān)系a）簡單磁路 b）磁路在不飽和段c）磁路在深度飽和段3. 保持磁通不變的途徑（1）從能量角度看保持磁通不變的途徑ku = kf產(chǎn)C(2)從電動勢的角度看Eix =C產(chǎn)C頂替辦法:fxfx / fNUx =50 Hz1. 0380V40 Hz0. 8304V30 Hz0. 6228V20 Hz0. 4152 V10 Hz0. 276V5 Hz0. 138V變頻的同時也要變壓,ku = kf時，電壓和頻率的對應(yīng)關(guān)系變頻器常稱為 VVVF。1. 4. 2變頻又變壓的具體方法1.PWM （脈寬

8、調(diào)制）a）電路框圖 b）頻率較高 c）頻率較低2.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖1 25正弦脈寬調(diào)制a）電壓波形 b）電流波形3.正弦脈寬調(diào)制的實現(xiàn)A(+>innnn i n l<Vifl11LJ1 1Jwau*-OTLJLJLLrLrLnrT ?帀仏DJ一七Aa)圖1 27雙極性脈寬調(diào)制B(->ub)1. 5交直交變頻器的主電路整流濾波不普通1. 5. 1整流和濾波電路1.濾波電容要均壓圖1 28整流及濾波電路2. 充電過程要限流a)圖1-29合上電源時的充電過程a）直接充電 b）加入限流電阻3. 直流電源指示為安全休息 10分鐘1. 5. 2 逆變電路逆變器件旁邊為什么要反并

9、聯(lián)二極管？1逆變電路的結(jié)構(gòu)和輸出電壓圖1 31逆變電路及其輸出電壓2. R、L電路的復(fù)習(xí)3. 逆變電路的電流路徑（1）電動機(jī)狀態(tài)nM v nou）b）G）圖1 33電動機(jī)狀態(tài)a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖 d）電壓、電流曲線（2）發(fā)電機(jī)狀態(tài)（nM > no）圖1 34發(fā)電機(jī)狀態(tài)a）重載示意圖 b）矢量圖 c）電路圖 d）電壓、電流曲線4. 逆變橋輸出的禁忌(1)主電路的輸入、輸出不允許接錯變頻器的輸入電流 為什么小于輸出電流?1. 5. 3主電路各部分的電流1.概述2.變頻器的輸出電流由圖知，變頻器輸出電流的大小取決于負(fù)載的輕重。3.頻率下降時各部分的功率和電流圖1 39各部分電流的變化規(guī)律1. 6變頻器的功率因數(shù)1. 6. 1變頻器的輸入電流圖1 40輸入電流的波形及其諧波分析a）輸入電流的形成 b）輸入電流 c）輸入電流的頻諳分析1. 6. 2功率因數(shù)的完整定義1.功率因數(shù)的兩個方面PA = Ucos©S式中，X全功率因數(shù)；P有功功率，kW;S視在功率，kVA;COS位移因數(shù)；U電流的畸變因數(shù)，等于電流基波分量的有效值和總有效值 之比：1l.i2 + i2 + i7+1 _I1. 6. 3提高功率因數(shù)的方法1