变频器教学课件
主电路
概述 主电路是给异步电动机提供调压调频电源
的电力变换部分,变频器的主电路大体上 可分为两类:电压型是将电压源的直流变换 为交流的变频器,直流回路的滤波是电容 。电流型是将电流源的直流变换为交流的 变频器,其直流回路滤波是电感。它由三 部分构成,将工频电源变换为直流功率的 “整流器”,吸收在变流器和逆变器产生 的电压脉动的“平波回路”,以及将直流 功率变换为交流功率的“逆变器”。
求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关 器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电 压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主 电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算 电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机 的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放 大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电 路”组成。 (1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电 路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输 出电压、频率。 (2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电 压、电流等 (3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频 率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使 直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和 电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果 电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采 用简单的平波回路。
逆变器 同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要
在某些应用场合,需要快速降速,根据异步电动 机原理可知,若滑差越大转矩也越大,同理制动 转矩将随着降速速率的加大而增大,使系统降速 时间大大缩短,能量回馈大大加快,直流母线电 压快速上升,因此必须将该回馈能量迅速消耗掉 ,保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动 单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉 (能量由制动电阻转换成热能散发)。它有效的 弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小( ≤20%额定转矩)的缺点,对于一些需快速制动 但频度较低的场合非常适用。
控制电路
(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速 度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入 运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速 度运转。
(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发 生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异 步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、 电流值。
由于制动单元的工况属于短时工作,即每次的通 电时间很短,在通电时间内,其温升远远达不到 稳定温升;而每次通电后的间歇时间则较长,在 间歇时间内,其温度足以降到与环境温度相同, 因此制动电阻的额定功率将大大降低,价格也随 之下降;另外由于IGBT只有一个,制动时间为ms 级,对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低 ,甚至要求关断时间尽量短,以减少关断脉冲电 压,保护功率管;控制机理也相对简单,实现较 为容易。由于有以上优点,因此它广泛应用于起 重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的 场合。
变频器
电气1231 第四组
对变频器的介绍
变频器综合了电子技术、电机 控制、计算机技术、控制技术 等多种技术为一体。是一种广 泛应用于各行各业的电力设备 ,它通过控制电机的旋转速度 来满足其需求。通常,把电压 和频率固定不变的交流电变换 为电压或频率可变的交流电的 装置称作“变频器”。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)。
三相桥式整流电路
把三相交流电压波形在一个周期内6等分,在0— t1期间,电压Ut>Ur>Us,因此电路中T点电位高; S点电位低,于是VD5、VD6先导通,电流的通路 是T→VD5→RL
桥式整流电路图
图1.3 桥式整流电路图
桥式整流波形图
图1.4 桥式整流波形图
制动单元的工作原理
制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成 。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压 范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗 掉而使直流部分“过压”时,需要加外接制动组 件,以加快消耗再生电能的速度。
变频器工作原理图
图1.2 工作原理图
三相桥式整流电路
三相桥式整流电路共有六个整流二极管,其中VD1、 VD3、VD5、三个管子的阴极连接在一起,成为共阴 极组。Vd2vd4vd6三个管子的阳极连接在一起,成为 共阳极组。
三相对称交流电R S T的波形如图所示, R S T接入 电路后,共阴极组的哪两个二极管,阳极电位最高, 哪只二极管优先导通。共阳极的哪个二极管阴极电位 最低,哪只二极管优先导通。同一时间内。只有两个 二极管导通,即共阴极组的阳极电位,最高的二极管 和共阳极组阴极电位最低的二极管构成导通回路,其 余四个二极管承受反向电压而截至,在三相交流电压 自然换相点换项导通。
变频器工作原理
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流 变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理 单元等组成的。 工作原理:整流器 最近大量使用的是二级管的变流器,它把工频电源 变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可 逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再平波 回路
变频器工作原理
制动单元的作用
1、当电动机在外力的作用下减速时,电机以发 电状态运行,产生再生能量。其产生的三相交流 电动势被变频器逆变部分的六个变频器专用型能 量回馈单元续流二极管组的三相全控桥整流, 使变频器内直流母线电压持续升高。
图1.1 变频器外形
对变频器的介绍
变频器同时改变输出频率与电压,也就是改变了电 机运行曲线上的n0,使电机运行曲线平行下移。 因此变频器可以使电机以较小的启动电流,获得 较大的启动转矩,即变频器可以启动重载负荷。 变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能 ,应用了现代的科学技术,价格昂贵但性能良好 ,内部结构复杂但使用简单,所以不只是用于启 动电动机,而是广泛的应用到各个领域,各种各 样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、 各种各样的用途等都有。随着技术的发展,成本 的降低,变频器一定还会得到更广泛的应用。