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变频器的主回路 －－整流桥
● 大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。 ● 三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电 网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直 流母线电压也会波动。 ● 单整流桥获得的电压波形每个周波有六个波头，称为六波头整流或六脉 冲整流，这时的进线电流存在6m+1/6m-1次谐波，如5，7，11，13，…。
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变频器原理图
二极管、晶闸 管、IGBT
电解电容
T0
IGBT、IPM
UAB Q1 Q4
t
T
Q2
Q3
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sum
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目录
1.变频器基本原理
2.变频器基本结构与组成
3.变频器控制理论与基础 4.变频器分类 5.变频器功能与应用场合 6.变频器选用与使用注意事项
施耐德专用
欧洲通用 北美 通用
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变频器常用术语
● 变流器 converters ● 整流 rectifying-rectification ● 整流器 rectifier ● 逆变 inverting-inversion ● 逆变器 inverter ● 转矩脉动 torque pulsation ● 脉 宽 调 制 ( PWM) pulse width modulation ● 谐波 harmonic ● 矢量控制 (VC) vector control ● 直接转矩控制(DTC) direct torque control ● 四 象 限 运 行 Four quadrant operation 动态制动 dynamic braking 再生(制动) regeneration 直流制动 d.c braking 漏电流 leak current 滤波器 filter 电抗器 reactor 电位器 potentiometer 编码器 encoder, PG (pulse generator) 定子 stator 转子 rotor
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变频器的主回路 －－12脉冲整流
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● 为了抑制电流谐波，可以采用两套整流桥，分别连接到一 个三绕组变压器的输出的两个绕组，该变压器的两个绕组的 输出电压有效值相等，相位互差30度。 ● 两套整流桥串联，电压相加。 ● 这时的电压波形每个周期有12个波头，电流的谐波含量不 包含5次，7次，17次，19次。 ● 变频器和配电回路的成本大大增加，用于大功率应用和特 殊场合。
● 变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200－240V，也可以是 单相200－240V；也可以是690V。 ● 电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压或高压变频 器。
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● 进线电源的相序不影响电机的转向。
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变频器的主回路 －－EMC滤波器
D3
D5 DC
六脉波整流电路
直流滤波环节
● 也称滤波或储能环节
● 由电感或电容组成 ● 用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲 ● 抑制直流侧电压或电流的脉动
电感
电容
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逆变环节
• 将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电 • 器件工作于开关状态 • 每个器件并联续流二极管 • 器件为全控型（GTR，GTO，IGBT，IGCT等）
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交流电抗器
● 交流电抗器安装在变频器的进线侧, 也称为进线电抗器. ● 交流电抗器与直流电抗器作用大致相同,但交流电抗器对进线浪涌电压有 抑制作用. ● 在对电流谐波产生相同的抑制作用时,交流电抗器产生的线路压降比直流 电抗器略大,从而会产生略大的输出转矩损失. ● 在下列情况下推荐使用交流电抗器: ● 多台变频器并联使用 ● 线路电源有来自其他负荷的明显扰动 ● 变频器由阻抗非常低的线路供电
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变频器分类
● 按主回路结构形式：
1. 2.
●
电流源型 电压源型 U/f控制 转差频率控制 矢量控制 直接转矩控制 PAM(脉冲幅值调制方式) PWM(脉冲宽度调制方式) BJT(双极晶体管) GTO(门极可关断晶闸管) IGBT(绝缘栅双极晶体管) 其他
按控制方式分：
1. 2. 3. 4.
●
按输出电压调节方式分类
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目录
1.变频器基本原理
2.变频器基本结构与组成
3.变频器控制理论与基础 4.变频器分类 5.变频器功能与应用场合 6.变频器选用与使用注意事项
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D1 U1 D2
D3 C1 D4
K1 A M
K3 B
k2
k4
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1.变频器基本原理
2.变频器基本结构与组成
3.变频器控制理论与基础 4.变频器分类 5.变频器功能与应用场合 6.变频器选用与使用注意事项
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异步电机基础
定子旋转磁场的转速记为n1，又称为同步速:
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变频器概述
● 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电 压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz（50Hz），等等。 ● 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”。 ● 为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换 为直流电（DC）。
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制动单元和制动电阻
● 制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上. ● 当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电 机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动 晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动. ● 图中Tfr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻,PA-PB之间的二极管为保护用 续流二极管. ● 当变频器驱动负载需要克服惯性快速减速或停车时,或位能性负载持续下 降时,需要进行能耗制动.
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整流环节
● 三相全波半控整流： 效率略低，可省去充电限幅电路。 ● 斩控式整流器（PWM整流器）： 效率高，功率因素可调，能量可回馈电网 ● 三相全波桥式二极管整流： 效率高，成本低，控制简单
+ D1 AC D2 D4 D6 Schneider Electric 24
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变频器的主回路 －－半可控整流桥
● 将上述整流桥中的三个桥臂改成可控硅，如晶闸管或IGBT， 则整流桥的输出电压就是可调的。 ● 在变频器上电期间，控制晶闸管的导通角，半可控整流桥 的输出电压逐渐升高，最后达到全波整流获得的峰值,这样 一来在中就不需要预充电电阻和预充电接触器.
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1.变频器基本原理
2.变频器基本结构与组成
3.变频器控制理论与基础 4.变频器分类 5.变频器功能与应用场合 6.变频器选用与使用注意事项
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目录
1.变频器基本原理
2.变频器基本结构与组成
3.变频器控制理论与基础 4.变频器分类 5.变频器功能与应用场合 6.变频器选用与使用注意事项
● 把直流电（ DC）变换为交流电（ AC）的装置，其科学术语为 “ inverter”( 逆变器 )。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的 主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter。
● 用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
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变频器的主回路– 逆变桥
● 逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的 反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压. ● 逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT—绝缘珊双极型晶体管. ● 通过逆变桥,直流电压被斩波成为高频率的脉冲电压,由于它是由逆变管 反复开关形成,所以其频率称为开关频率.
变频器基础知识概述
变频器的叫法
● Drive，Convertor 通用
● VSD---Variable Speed Drive
● AC Drive---Alternating Current Drive ● VFD—Variable Frequency Drive ● VVVF—Variable Voltage Variable Frequency Drive ● Inverter 日本，台湾
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变频器的基本结构
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变频器的主回路
● 进线端子 ● EMC滤波器 ● 整流桥 ● 储能电容 ● 预充电回路
制动晶体管 制动电阻及其保护
逆变桥
电流互感器 出线端子
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变频器的主回路 －－进线
● 施耐德变频器普遍标配进线EMC滤波器，用来抑制变频器对周围 设备的射频干扰。 ● 在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流，尤其 是上电瞬间会产生较大的漏电流。 ● 变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。 ● 应用于民用配电场合时，有时无安全接地，而采用漏电开关 (RCD)，有时会因此发生RCD误脱扣，这是正常的。解决的办法是将 图中的接地断开。