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《变频技术》
授课班级 52-23
授课日期 2011年3月1日
授课教师 李晓宁
大连机车技师学院
理 论 课 教 案
授课班级
52-23
课 题
§1-1 变频器的分类
教材分析
本章节内容是变频器的基础介绍。教材的第一章节是通用变频器的基础知识,包括了变频器的分类,额定参数的介绍,变频器的构成,主电路中常用的电力半导体器件,变频器的主要功能等,变频器作为作为电气中主要设备之一,很好的掌握其中的原理与操作对职教类教师和学生均有很好的指导意义。
学生现状
现任班为电工专业的学生,与其他专业班相比,学生的基础较好。相关的课程知识掌握的比较牢固,但由于《变频技术》这门课本身特点,知识点繁杂,内部元件多,原理复杂;学生刚开始学普遍感到困难,有少数学生处于被动状态。
教学目的
1、了解初步的变频器基础知识
2、学会对变频器按照不同的原理分类
重点与难点
按控制方式分类的几种方式
课的类型
新授
教 具
实验室变频器演示
教学方法
实物展示法、黑板演示法、启发诱导法
时 间
教学内容:
【组织教学】
1、整顿课堂纪律 2、清点人数
【讲授新课】
导入
1.变压器变频器的发展及应用范围
长期以来,异步电动机在调速方面一直处于性能不佳的状态。虽然改变定子侧的电流频率就可以调节转速,是由异步电动机的基本原理所决定的,是和异步电动机“与生俱来”的。然而,异步电动机诞生于19世纪80年代,而变频调速技术发展到迅速普及的实用阶段,却是在20世纪80年代,整整经历了一个世纪!
是什么原因使变频调速技术从愿望到实现经历了长达百年之久呢?
首先,从目前迅速普及的“交-直-交”变频器的基本结构来看,“交→直”(由交流变直流)的整流技术是很早就解决了的。而“直→交”(由直流变交流)的逆变过程实际是不同组合的开关交替地接通和关断的过程,它必须依赖于满足一定条件的开关器件。
这些条件是:
(1)能承受足够大的电压和电流;
(2)允许长时间频繁地接通和关断;
(3)接通和关断的控制必须十分方便。
直至20世纪70年代,电力晶体管(GTR)的开发成功,才比较满意地满足了上述条件,从而为变频调速技术的开发、发展和普及奠定了基础。
20世纪80年代,又进一步开发成功了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)其工作频率比GTR提高了一个数量级,从而使变频调速技术又向前迈进了一步。目前,中小容量的新系列变频器中的逆变部分,已基本上被IGBT垄断了。
其次,由于电动机绕组中反电动势的大小是和频率成正比的,因此在改变频率的同时还必须改变电压,故变频器常简写成VVVF。VVVF的实现,虽然不如逆变电路那样对于开关器件具有强烈的依赖性,但简化到足以推广普及的阶段,却是在20世纪70年代提出了正弦波脉宽调制技术(SPWM)并不断完善之后。
2.如何变频、概念
1.变频器的概念:是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电,以供给电动机运转的电源装置。
2.变频器分类:
1)按变频的原理分类
(1)交-交变频器
它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源,其主要优点是没有中间环节,变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄,一般在额定频率的1/2以下(0<</2),故主要用于容量较大的低速拖动系统中。
(2)交-直-交变频器
先将频率固定的交流电整流后变成直流,再经过逆变电路,把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电,由于把直流电逆变成交流电较易控制,因此在频率的调节范围,以及变频后电动机特性的改善等方面,都具有明显的优势,目前使用最多的变频器均属于交-直-交变频器。
根据直流环节的储能方式来分,交-直-交变频器又可分成电压型和电流型两种。
a、电压型
整流后若是靠电容来滤波,这种交-直-交变频器称作电压型变频器,而现在使用的变频器大部分为电压型。
b、电流型
整流后若是靠电感来滤波,这种交-直-交变频器称作电流型变频器,这种型式的变频器较为少见。
根据调压方式的不同,交-直-交变频器又可分成脉幅调制和脉宽调制两种。
c、脉幅调制
变频器输出电压的大小是通过改变直流电压来实现的,常用PAM表示。这种方法现在已很少使用了。
d、脉宽调制
变频器输出电压的大小是通过改变输出脉冲的占空比来实现的,常用PWM表示。目前使用最多的是占空比按正弦规律变化的正弦波脉宽调制,即SPWM方式,也是以下讲解的主要调制方式。
2)按变频器的用途分类
(1)专用变频器
专用变频器是针对某一种(类)特定的控制对象而设计的,这种变频器均是在某一方面的性能比较
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