chap8交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制

1、機(jī)電傳動(dòng)控制1第四部分：設(shè)備調(diào)速控制技術(shù)第八章 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制2第八章交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制8- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述8- 2 交流電動(dòng)機(jī)定子側(cè)變頻調(diào)速系統(tǒng)8- 3 交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)8- 4 無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)8- 5 VVF變頻器產(chǎn)品與使用38- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述8.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子氣隙轉(zhuǎn)子機(jī)座端蓋轉(zhuǎn)子鐵心軸轉(zhuǎn)子繞組定子鐵心定子繞組鼠籠型繞線型48- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述機(jī)座端蓋風(fēng)扇接線盒定子繞組鼠籠轉(zhuǎn)子端環(huán)散熱筋軸軸承58- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述61、當(dāng)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子接三相電源時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生以同步

2、轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。8- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述工作原理2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3、轉(zhuǎn)子繞組自行閉合，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流。4、轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。5、轉(zhuǎn)差率定義為轉(zhuǎn)差與同步速之比78- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述8.1.2 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分類電網(wǎng)頻率電機(jī)的極對(duì)數(shù)88- 1 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述8.1.2 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分類交流調(diào)速系統(tǒng)分類按調(diào)速方法分：改變f1、p、s按調(diào)速效率分：高效和低效系統(tǒng)按調(diào)速平滑性分：有級(jí)調(diào)速和無級(jí)調(diào)速按調(diào)速裝置位置分：定子側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)和轉(zhuǎn)子軸按使用電動(dòng)機(jī)分：異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)98- 1 交流

3、電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制概述8.1.2 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分類常用有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)常用無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)定子側(cè)控制定子調(diào)壓系統(tǒng)定子調(diào)頻系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)控制108.2 交流電動(dòng)機(jī)定子側(cè)變頻調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械功率=電磁功率-轉(zhuǎn)差功率 轉(zhuǎn)差功率Ps可以分成三種： 1、轉(zhuǎn)差功率Ps消耗型：調(diào)壓調(diào)速，效率低，裝置簡(jiǎn)單 2、轉(zhuǎn)差功率Ps饋送型：串級(jí)調(diào)速，只能用在繞線電機(jī)上，效率較高，裝置最復(fù)雜。 3、轉(zhuǎn)差功率Ps不變型：變頻（變壓）調(diào)速，效率最高，裝置較復(fù)雜。 118.2.1 變頻調(diào)速的基本原理三相異步電動(dòng)機(jī)每相定子繞組電動(dòng)勢(shì)每相定子電動(dòng)勢(shì)的有效值E1：E1=4.44f1Nmf1定子繞組的供電頻率N定子繞

4、組的有效匝數(shù)m每極氣隙磁通問題： mm太小鐵心沒充分利用，相同轉(zhuǎn)子電流時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩小，負(fù)載能力降低m太大過勵(lì)磁，勵(lì)磁電流大，功率因數(shù)低，鐵損增加，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，為使不過熱，負(fù)載能力降低128.2.1 變頻調(diào)速的基本原理理想要求：在變速過程中，磁通m保持在額定值不變（改變E1和f1）兩種方式：基頻以下調(diào)速基頻以上調(diào)速138.2.1 變頻調(diào)速的基本原理1、基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速在降低供電頻率的同時(shí)，降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)調(diào)速過程中，恒磁通轉(zhuǎn)矩近似不變恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式148.2.1 變頻調(diào)速的基本原理1、基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速當(dāng)E1和f1的值較高時(shí)：可忽略定子繞組的電阻和感抗壓降，則定子U1=E1，控制方案

5、：使定子電壓U1和f1的比值為常數(shù)恒壓頻比控制方式158.2.1 變頻調(diào)速的基本原理1、基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速當(dāng)E1和f1的值較低時(shí)：不能忽略定子繞組的電阻和感抗壓降，則人為地提高定子電壓以補(bǔ)償定子電阻壓降168.2.1 變頻調(diào)速的基本原理2、基頻以上的弱磁變頻調(diào)速f1從額定值增加（轉(zhuǎn)速上升）定子電壓最大為額定值，不能增加從公式可知，磁通減少輸出轉(zhuǎn)矩下降恒功率調(diào)速方式（輸出功率近似不變）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速178.2.1 變頻調(diào)速的基本原理3、變頻調(diào)速裝置變頻器運(yùn)行效率高、調(diào)速范圍大、靜態(tài)性能好、可靠性高、使用方便，因而廣泛應(yīng)用。兩大類：交直交變頻交交變頻188.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：

6、電力電子器件1）概念:電力電子器件（Power Electronic Device） 可直接用于主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。主電路（Main Power Circuit） 電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。 198.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件2）同處理信息的電子器件相比的一般特征：能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。208.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件3）電力電子器件的損耗：主

7、要損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關(guān)損耗關(guān)斷損耗開通損耗通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。器件開關(guān)頻率較高時(shí)，開關(guān)損耗可能成為器件功率損耗的主要因素。218.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路 和以電力電子器件為核心的主電路組成。電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測(cè)電路驅(qū)動(dòng)電路RL主電路V1V2保護(hù)電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個(gè)系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行電氣隔離控制電路228.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件半控型器件（SCR） 通過控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。全控型器件（GTO、MOSFET） 通過控

8、制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān) 斷，又稱自關(guān)斷器件。不可控器件（ Power Diode ） 不能用控制信號(hào)來控制其通斷, 因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：238.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件電流驅(qū)動(dòng)型（BJT） 通過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者 關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動(dòng)型（GTO） 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。 按照驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的性質(zhì)，分為兩類：248.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件雙極型器件（BJT） 參與導(dǎo)電的載流子既有電子，又有空穴。單極型器件（MOS管） 參與導(dǎo)電的載流子是電子或

9、者空穴中的一種?；旌闲推骷↖GBT） 兩種器件的組合 按照導(dǎo)電機(jī)理的性質(zhì)，分為三類：258.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件可控性電流 or 電壓驅(qū)動(dòng) 學(xué)習(xí)要點(diǎn)：268.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件一、變頻器中的功率開關(guān)器件晶閘管（SCR）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）電力晶體管（GTR，BJT）場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）278.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件晶閘管是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，是具有PNPN四層結(jié)構(gòu)的各種開關(guān)器件的總稱普通晶閘管也稱可控硅整流管（Silicon Controlled RectifierSCR） 由門極G、陽極A和陰

10、極K組成1、晶閘管（SCR）288.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件螺栓型晶閘管平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)常用晶閘管的結(jié)構(gòu)：螺栓型和平板型陰極K陽極A門極G陽極能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便平板型晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間298.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件1、晶閘管（SCR）VgT2導(dǎo)通IC2=2IGIC1=1IC2正反饋T1導(dǎo)通308.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件導(dǎo)通條件陽極和陰極間加正向電壓門極和陰極間也加正向電壓，形成觸發(fā)電流承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用關(guān)斷條件使晶閘管的電流降到接近于零的某一

11、數(shù)值以下或陽極和陰極間加反向電壓屬于電壓半控型電力電子器件1、晶閘管（SCR）318.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件Gate Turn Off Thyristor可以通過在門極施加反向電壓，形成負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷屬于電壓全控型器件。無須強(qiáng)迫換相裝置，損耗小，裝置效率高，易于實(shí)現(xiàn)PWM控制2、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）328.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件電力晶體管（Giant TransistorGTR，直譯為巨型晶體管） 。耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文有時(shí)候也稱為Power BJT。驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，

12、功率大20世紀(jì)80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被電力MOSFET和IGBT取代。3、電力晶體管（GTR，BJT）338.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件與普通晶體管的區(qū)別：后者用于放大小功率信號(hào)，GTR作為功率開關(guān)使用通過基極電流實(shí)現(xiàn)全控有足夠大的容量，較高的開關(guān)速度3、電力晶體管（GTR，BJT）348.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件由三層半導(dǎo)體（組成兩個(gè)PN結(jié)）構(gòu)成基極、集電極、發(fā)射極一般為NPN結(jié)構(gòu)，PNP結(jié)構(gòu)耐壓低3、電力晶體管（GTR，BJT）358.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件分為結(jié)型和絕緣柵型通常主要指絕緣柵型中的MOS管（M

13、etal Oxide Semiconductor FET）簡(jiǎn)稱電力MOSFET（Power MOSFET）結(jié)型電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（Static Induction TransistorSIT）特點(diǎn)用柵極電壓來控制漏極電流驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。開關(guān)速度快，工作頻率高。熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置 。4、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管368.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件柵極G、漏極D和源極S單極型（與GTR構(gòu)成兩種常用的三極管）通過柵源電壓UGS和漏源電壓UDS實(shí)現(xiàn)全控截止：柵源極間電壓為零導(dǎo)通：漏源極間加正電源，

14、柵源極間加正電壓UGS4、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管378.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件 GTR和GTO的特點(diǎn)雙極型，電流驅(qū)動(dòng)，有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，通流能力很強(qiáng)，開關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。 MOSFET的優(yōu)點(diǎn)單極型，電壓驅(qū)動(dòng)，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。兩類器件取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件Bi-MOS器件絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gate Bipolar TransistorIGBT或IGT）5、絕緣柵雙極型晶體管IGBT388.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：電力電子器件三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極E電壓全控型當(dāng)柵極加正向電

15、壓時(shí)，IGBT導(dǎo)通；當(dāng)柵極加負(fù)電壓或不加時(shí)，IGBT關(guān)斷。5、絕緣柵雙極型晶體管IGBT398.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流單相半波可控整流電路及波形變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形相同。wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00 單相半波可控整流電路408.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流 VT的a 移相范圍為180通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。 首先，引入兩個(gè)重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電

16、壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，用表示 ?；緮?shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值為(2-1)418.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流單相全波可控整流電路a)wtwab)udi1OOt續(xù)流二極管428.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流a)工作原理及波形分析VT1和VT3組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT4組成另一對(duì)橋臂，在u2負(fù)半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。單相橋式全控整流電路438.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流單相全波與單

17、相全控橋的區(qū)別：?jiǎn)蜗嗳ㄖ凶儔浩鹘Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，相應(yīng)地，門極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個(gè)晶閘管，比單相橋少1個(gè)，因而管壓降也少1個(gè)。從上述后兩點(diǎn)考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。448.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流單相橋式半控整流電路單相半控橋與單相全控橋的區(qū)別：對(duì)于阻性負(fù)載，兩者一樣；對(duì)于感性負(fù)載，全控可以VT1和VT4共同參與續(xù)流。458.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式半控整流電路b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Owt1w

18、t2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt自然換相點(diǎn)： 對(duì)應(yīng)二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a =0。電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 。468.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式半控整流電路a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uacwwttwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT1478.2.

19、1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）488.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式全控整流電路時(shí) 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb 2管同

20、時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。498.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式全控整流電路（ a=0 ）wwwwu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OtOtOtOta = 0iVT1uVT1508.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式全控整流電路（ a=30 ）wwwwud1ud2a = 30iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucb

21、uabuacuVT1518.2.1 變頻調(diào)速的基本原理：晶閘管整流三相橋式全控整流電路（ a=60 ）wwwa = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtwt1OtOtuVT1528.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理變頻器將現(xiàn)有的恒壓恒頻率交流供電電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率可調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)電源的變頻裝置稱為VVVF相應(yīng)地，有CVCF，UPS兩種基本形式交-交變頻交-直-交變頻538.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理1、交-交變頻系統(tǒng)晶閘管交交變頻電路，也稱周波變流器把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電的變流電路，屬于直接變頻電路

22、。三相輸入-單相輸出與三相輸入-三相輸出兩大種廣泛用于大功率交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)際使用的主要是三相輸出交交變頻電路。548.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相輸入-單相輸出原理558.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相輸入-單相輸出原理568.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 由三組輸出電壓相位各差120的單相交交變頻電路組成。1) 電路接線方式公共交流母線進(jìn)線方式輸出星形聯(lián)結(jié)方式交交變頻電路主要應(yīng)用于大功率交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，使用的是三相交交變頻電路。三相輸入-三相輸出原理578.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三組的輸出端是星形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組也是星形聯(lián)結(jié)電動(dòng)機(jī)中點(diǎn)不

23、和變頻器中點(diǎn)接在一起，電動(dòng)機(jī)只引出三根線輸出星形聯(lián)結(jié)方式588.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理公共交流母線進(jìn)線方式由三組彼此獨(dú)立的、輸出電壓相位相互錯(cuò)開120的單相交交變頻電路構(gòu)成。電源進(jìn)線通過進(jìn)線電抗器接在公共的交流母線上。因?yàn)殡娫催M(jìn)線端公用，所以三組的輸出端必須隔離。為此，交流電動(dòng)機(jī)的三個(gè)繞組必須拆開。主要用于中等。容量的交流調(diào)速系統(tǒng)。598.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理矩陣式交交變頻是近年出現(xiàn)的一種新穎的變頻電路。是直接變頻電路 ，采用的開關(guān)器件是全控型。608.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2、交-直-交變頻器變頻原理單進(jìn)單出618.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理V1

24、V3V5V4V6V2M2、交-直-交變頻器變頻原理三進(jìn)三出628.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2、交-直-交變頻系統(tǒng)3 種主要結(jié)構(gòu)形式可控整流器調(diào)壓不可控整流器整流+斬波器調(diào)壓不可控整流器整流+ PWM 型逆變器調(diào)壓638.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2、交-直-交變頻系統(tǒng)可控整流器調(diào)壓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制方便輸入功率因數(shù)低輸出的諧波較大648.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2、交-直-交變頻系統(tǒng)不可控整流器整流+ PWM 型逆變器調(diào)壓增加了一個(gè)功率環(huán)節(jié)輸入功率因數(shù)高輸出的諧波較大658.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2、交-直-交變頻系統(tǒng)不可控整流器整流+斬波器調(diào)壓輸入功率因數(shù)高

25、輸出的諧波減少668.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理3、變頻器基本結(jié)構(gòu)678.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理主電路：給電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分整流部分直流環(huán)節(jié)逆變部分制動(dòng)回饋環(huán)節(jié)688.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理（1）整流器三相或單相整流輸出電壓值可調(diào)（2）逆變器三相逆變器（3）中間直流環(huán)節(jié)依中間直流環(huán)節(jié)不同，分電壓型變頻器和電流型變頻器兩種電流型變頻器：中間環(huán)節(jié)為大電感。直流電流平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)的電流波形為方波或階梯波，電壓波形接近正弦波。電壓型變頻器：中間環(huán)節(jié)為大電容。直流電壓平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)電壓波形為方波或階梯波，電流接近正弦波69中間環(huán)節(jié)是大電容器濾波，使直流側(cè)電壓

26、 恒定，變頻器的輸出電壓隨之恒定，相當(dāng)于理想的電壓源，稱為交直交電壓型變頻器 中間環(huán)節(jié)是電感很大的電抗器濾波，電源阻抗很大，直流環(huán)節(jié)中的電流可近似于恒定，逆變器輸出電流隨之恒定，相當(dāng)于理想的電流源，稱為交直交電流型變頻器 8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理（3）中間直流環(huán)節(jié)708.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理（4）制動(dòng)電路和回饋再生制動(dòng)區(qū)域使用再生能量使中間直流環(huán)節(jié)直流電壓升高在快速制動(dòng)時(shí)可用逆變器向電源反饋或者設(shè)置制動(dòng)回路（開關(guān)和電阻）消耗718.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理控制電路：給給主電路提供控制信號(hào)的回路由微處理器組成完成整流控制（各開關(guān)元件）調(diào)直流電壓或電流；完成逆

27、變控制（各開關(guān)元件）調(diào)頻率728.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)主電路電力器件導(dǎo)通和關(guān)斷運(yùn)算電路對(duì)電壓和頻率進(jìn)行運(yùn)算檢測(cè)電路對(duì)主電路的電壓、電流進(jìn)行檢測(cè)保護(hù)電路對(duì)主電路和控制電路提供保護(hù)功能逆變器保護(hù)瞬時(shí)過流、過載、再生過電壓、瞬時(shí)停電電動(dòng)機(jī)保護(hù)過載、超頻其他保護(hù)失速過電流、失速再生過電壓734、變頻器分類根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類脈沖幅值調(diào)制（PAM）變頻器通過改變直流電壓的幅值進(jìn)行調(diào)壓脈沖寬度調(diào)制（PWM）變頻器通過調(diào)節(jié)脈沖占空比進(jìn)行調(diào)壓GTO、BJT高載波頻率PWM變頻器調(diào)制頻率要求很高的場(chǎng)合MOSFET、IGBT8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理748.2.2 變頻器的

28、基本結(jié)構(gòu)與工作原理PAMPWM754、變頻器分類根據(jù)直流電源性質(zhì)分類電流型變頻器中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)電壓型變頻器中間直流環(huán)節(jié)采用大電容作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理768.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理電流型電壓型774、變頻器分類根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類三進(jìn)三出變頻器變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此類。 單進(jìn)三出變頻器變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電，俗稱“單相變頻器”。該類變頻器通常容量較小，且適合在單相電源情況下使用，如家用電器里的變頻器均屬此類。8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理784、變頻器分類根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)

29、矩特性分類P型機(jī)變頻器適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器。G型機(jī)變頻器適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器。P/G合一型變頻器同一種機(jī)型既可以使用變轉(zhuǎn)矩負(fù)載又可以適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理794、變頻器分類根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分類通用變頻器通用性，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)傳動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)及民用、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。專用變頻器針對(duì)不同應(yīng)用，集成PLC及其余外設(shè)，可以在不增加外部板件的基礎(chǔ)上直接應(yīng)用于行業(yè)中。如恒壓供水專用變頻器8.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理805、常用變頻器品牌富士、三菱、東芝、日立、松下、歐姆龍、西門子、ABB、施耐德、三星、 LG等華為、康沃、佳靈、格力特、富凌等8.2.2 變頻

30、器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理818.2.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理G2/P2系列ZS系列ZC系列G1/P1系列S1系列康沃變頻器828.2.3 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）兩種方式脈沖幅值調(diào)制（PAM: Pulse Amplitude Modulation）脈沖寬度調(diào)制（PWM: Pulse Width Modulation）838.2.3 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）PAM: 特點(diǎn)：變壓、變頻分開實(shí)現(xiàn)?？煽卣髌髡{(diào)直流電壓，逆變器調(diào)輸出頻率（電壓型變頻器）缺點(diǎn)：逆變器輸出的交流電壓只能為方波（幅值由可控整流器調(diào)節(jié)），輸出交流電壓含方波，故輸出交流存在低頻諧波，使電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)之缺點(diǎn)。848.2.3 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）PWM: 特點(diǎn)：變壓、變頻由同時(shí)逆變器完成優(yōu)點(diǎn)：逆變器輸出的交流電壓為PWM波、不為方波，減少了低頻諧波，克服了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的缺點(diǎn)。V1V3V5V4V6V2M858.2.3 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）SPWM 特點(diǎn)：變壓、變頻由同時(shí)逆變器完成優(yōu)點(diǎn)：逆變器輸出的交流電壓為SPWM波、不為方波，減少了低頻諧波，克服了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的缺點(diǎn)。V1V3V5V4V6V2M86在控制電路中采用載頻信號(hào) 與參考