變頻器驅(qū)動原理簡介

變頻器驅(qū)動原理簡介一、三相異步電機簡介：1.電機原理三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的公式：n1=60f/p（n1與轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁動勢的轉(zhuǎn)速和方向相同，故也稱作是同步轉(zhuǎn)速）（f為電流頻率，p為電機的磁極對數(shù)）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)差率s=（n1-n）/n1轉(zhuǎn)差率s是電機的一個很重要的參數(shù)，因為n因負載變化而變化，故s也會同步變化。（電機剛剛啟動時，S=1，最大，在電機等效電路中，附加電阻為r2（1-s）/s=0，所以啟動時轉(zhuǎn)子電路的電流非常大，該增大的電流又使電機磁路飽和，使得漏阻抗降低，更加使得電流增大，會達到額定電流的4~7倍）電機正常運行時s一般為0.02~0.05左右2.調(diào)速原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的公式為：n=n1(1-s)=60f/p*(1-s)觀察上述公式可以發(fā)現(xiàn)，想改變電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，無外乎三種方式，改變定子繞組的磁極對數(shù)（只能變級調(diào)速）改變轉(zhuǎn)差率s（這種調(diào)速方式使得電機的效率降低）改變f，也即變頻調(diào)速詳細討論變頻調(diào)速：50Hz為基本頻率由電機知識可知，定子電動勢的方程為E1=4?44*f*N*Kn1*e1f為電流三相電流頻率，N為繞組匝數(shù)，Kn1為基波磁動勢的繞組系數(shù)，ei主磁通。根據(jù)上述公式發(fā)現(xiàn)，在基頻以下調(diào)速時，f減小，會使得ei增大，電機磁路會飽和，勵磁電流大大增加，電機發(fā)熱明顯，嚴重時會燒毀電機。電機的輸出轉(zhuǎn)矩T=Celie1cos①的，所以e1減小的話會造成能量浪費。所以要保持ei恒定。故有：E1/f=4?44*N1*Kn1*e1所以要保持定子電動勢和電流頻率同步變化，才能達到想要的調(diào)速目的。這種方式稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)試。（實際上定子電動勢難以直接測量，故用定子電壓U1去替代E1,但是要注意的時，在低頻時，定子漏磁通產(chǎn)生的壓降和定子繞組產(chǎn)生的壓降不能直接忽略，所以會造成U1明顯小于E1,對外表現(xiàn)為電機在低頻段輸出轉(zhuǎn)矩不足，所以變頻器一般都具有轉(zhuǎn)矩補償?shù)男阅?，實際上時增大在低頻時的輸出電壓值。）在基頻以上調(diào)速（50Hz以上），由于此時f在上升，而變頻器的輸出電壓并不能繼續(xù)上升，所以在保持U1恒定（380V）的情況下，f上升，①1會下降，使得輸出轉(zhuǎn)矩跟著下降，這種方式稱為恒功率（也叫做弱磁）調(diào)速。二、變頻器結(jié)構(gòu)與原理：1.主回路原理圖：K1△曾-=1.主回路原理圖：K1△曾-=[擊堪址頼蔚電版(1)浪涌電壓吸收回路通過抑制從電源侵入變頻器的浪涌電壓來保護變頻器。(2)整流部通過二極管將交流變換為直流。變換后的直流電壓有脈動(3)沖擊電流抑制回路接通變頻器的電源時，抑制從二極管流向平滑電容器的大電流，保護平滑電容器。(4)平滑電容器使整流部形成的有脈動的直流電壓平滑，成為平坦的直流。(5)制動回路變頻器減速時，能量從電機回到變頻器，使直流電壓上升。該上升的電壓流向電阻，避免變頻器過電壓。(6)逆變部通過用晶體管開關(guān)直流電壓來形成可變頻率和可變電壓的交流。緩沖回路有抑制晶體管開關(guān)時產(chǎn)生的浪涌電壓，保護晶體管的作用。以下介紹整流電路：MC2\D4nMC2\D4nQ1的務(wù)本回賂由上圖可知，變頻器的整流部由以下元件構(gòu)成。(1)二極管：D1~D6(2)滑電容器：C(3)沖擊電流抑制電阻：R(4)電阻短路用電磁接觸器：MC二極管整流器(電壓型PWM方式變頻器用)二極管整流器主要用于PWM變頻器。如上圖所示，由6個二極管構(gòu)成。該回路叫做三相整流橋。若電源電壓為Vs(V),則三相整流橋的輸出電壓Ed為，Ed=^V^135K(V)71實際上，受二極管的正向電壓降、整流橋輸出側(cè)連接的電容器和負載的影響，Vs=200(V)時，在Ed=260~280(V)左右的范圍內(nèi)變動。下圖所示為直流平滑波形例。3.逆變部分通用變頻器采用的是三相橋式電壓型逆變器特點：直流側(cè)是大電容儲能，故直流電壓近似不變。逆變器的輸出為方波或者方波脈沖，電壓波形與負載無關(guān)，輸出電流的波形取決于負載類型，且其相位隨著功率因素變化而變化。式為PWM調(diào)節(jié)。沖量等效原理定義：沖量相等而形狀不同的窄脈沖作用在慣性環(huán)節(jié)上，其輸出特性基本相同。所以我們可以用窄的矩形波脈沖去等效替代三相交流正弦電壓。雙極性調(diào)制調(diào)制波Ur：所希望得到的正弦波載波Uc：等腰三角波通過Ur和Uc的比較，（Ur〉Uc時輸出正脈沖，反之輸出負脈沖），來產(chǎn)生PWM波，用這個脈沖來驅(qū)動功率開關(guān)IGBT,最終達到調(diào)制的目的。注意區(qū)別：1.但是方波脈沖通過電纜加在電機上，會有很多的高頻諧波，可能會損壞電機的絕緣性能。2.如果產(chǎn)生的三相電壓不是完全對稱，可能會在電機軸承里產(chǎn)生電壓這個電壓值達到一定程度時會在軸承內(nèi)部形成電流通路，對軸承造成損傷。3.3IGBT及其驅(qū)動電路①IGBT:絕緣柵雙極型晶閘管，電壓控制型，可開通可關(guān)閉，所以叫雙極型控制。示意圖：

驅(qū)動電路：下圖是選取的驅(qū)動波形，可以看出，PWM脈寬調(diào)制（幅值恒定，脈沖寬度按正弦規(guī)律變化），在實際應(yīng)用中，一般為了防止上下橋臂之間的寄生導(dǎo)通，會給IGBT提供負壓（-10V左右）進行關(guān)斷。開通電壓一般為+15~+20V左右開通效果最佳。

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