变频器相关知识结构_图文.doc

变频器工作原理： 在我国，低压电网的电压和频率统一为380V 、50Hz ，是不能变的。要想得到电压和频率都能调节的电源，只能从直流电变过来。 交－直－交变频器的工作可分为两个基本过程： (1交－直变换过程 就是先把不可调的电网的三相(或单相 交流电经整流桥整流成直流电。 交－直变换电路就是是整流和滤波。在低压电路里，π形滤波方式效果最好，可是，变频器里却不能用π形滤波。 π形滤波在电路里要串联一个电感L 或电阻R 的，要产生一个电压降ΔU，变频器前面没有变压器，不可能提高电压，变频器要求后面逆变出来的三相交流电，在50Hz 时的电压能够和前面的电源电压一般大。 迄今为止，全世界生产的电解电容器的最高耐压，只有500V ，而380V 全波整流后的峰值电压是537V 。按照国家规定，电源电压的允许上限误差是＋10%，即418V ，全波整流后的峰值电压是591V 。此外，变频器在运行过程中允许的最高直流电压可达（700～800）V ，而在逆变的过渡过程中，瞬间的直流电压甚至可能高达1000V 。所以，只能用两组电容器串联来解决。 在合闸瞬间，整流桥两端（P 、N 之间）相当于短路。因此，在合上电源时，就出现了两个问题： 第一个问题，是有很大的冲击电流，如图中的曲线①，这有可能损坏整流管。 第二个问题，是进线处的电压将瞬间下降到0V ，如图中之曲线②所示。 变频器整流电路中没有变压器那样的缓冲，它进线电压就是电网电压。所以，在合闸瞬间，电网电压要降到0V ，这将影响同一网络中其他设备的正常工作，通常称之为干扰。所以，在整流桥和滤波电容之间，就需要接入一个限流电阻RL 。接入了限流电阻后，非但减小了通电时的冲击电流。并且，瞬间的电压降，也都降到限流电阻上了，电源侧的电压波形也解决了。等到电容器上的电压上升到一定程度时，再把限流电阻短路掉。短路器件（晶闸管或接触器）的大小是随变频器的容量而变的，但限流电阻的阻值和容量却差别不大。 容量大的变频器里，整流管的允许电流也较大。滤波电容的容量也要大一些，限流电阻的阻值应该小一些，而容量（瓦数）应该大一些。T ＝RC 是充电时间常数，充电时间应该是它的3倍到5倍，生产厂家为了减少零部件的种类，采取了多种规格的变频器选用同一规格限流电阻的做法。直流回路的容量和变频器的输入容量应该是相等的，而接触器的三个触点是可以并联起来用的；要是用晶闸管的话，还是要用3倍接触器的。 整流电路的合闸 （a ）低压整流电路（b ）高压整流电路（c ）限流电路 总结： 变频器因为输入侧直接接电网，所以，它的整流滤波电路就有了许多不同于低压电路的特点。 1、它的滤波电路不允许有电压降，所以不能用π形滤波。 2、滤波电路由两组电容器串联而成，为了使两组电容器的电压分配均衡，必须在电容器旁并联均压电阻。 3、在整流桥和滤波电容器之间，设置了限流电路，以限制刚合上电源时的冲击电流。 (2直－交变换过程 就是反过来又把直流电“逆变”成电压和频率都任意可调的三相交流电。 （a ） 晶体管（b ）场效应管（c ）IGBT IGBT 管，它的主体部分和晶体管相同，也是集电极C 和发射极E ；控制部分却是绝缘栅结构，通常称为控制极G 。集电极电流C 的大小取决于控制极与发 射极之间的电压。所以， IGBT 也是电压控制器件。 和大功率晶体管GTR 相比， IGBT 管允许的开关频率比GTR 高一个数量级。GTR 的最高开关频率只有2KHz ，而IGBT 可达20KHz 。其次，很明显的是，它的控制极的功耗要比GTR 的基极功耗小得多。这是主要的。 IGBT 管和其他三极管一样，也有三种状态：截止状态、放大状态和饱和导通状态。而我们只用它的截止状态和饱和导通状态：图（a ）所示，是饱和导通状态，犹如开关处于闭合状态；图（b ）所示，是截止状态，犹如开关处于断开状态。 6个IGBT 管就组成了三相逆变桥，如图（a ）所示，只要各相之间互差三分之一周期（T ／3）就可以了在第1个T ／6内，令V1、V6、V5导通、第2个T ／6内，令V1、V6、V2导通、??，以此类推就可以了。 电动机的定子绕组是一个R 、L 电路。R 、L 电路在工作过程中，存在着电源和磁场之间不断地交换能量的过程。变频器的输出电压里，是有一些谐波分量的，我们这里，只看它的基波分量。当电流与电压反方向时，实际上是电动机的 反电动势在向滤波电容充电。但是，IGBT 管是只能单方向导电的，所以，必须要为充电电流提供一条路径，这就是反向二极管的作用。 总结： 1、直流电逆变成交流电的基本方法，是使几个开关器件不断地按照一定的规律交替导通的结果。 2、目前在低压变频器中，普遍采用的是IGBT 管，它的主体部分和晶体管相同，也有集电极和发射极。而它的