变频器技术应用与实践(三菱、西门子)477.pptxVIP

;一、学习目标

掌握选用变频器的基本知识。

二、工作任务

(1)掌握变频器容量的计算方法。

(2)了解变频器的分类和类型。;;图l-1-1交—直—交变频器的原理框图;(1)电压型变频器。在电压型变频器中，整流电路产生的直流电压通过电容进行滤波后供给逆变电路。由于采用大电容滤波，故输出电压波形比较平直，在理想情况下可以将其看成一个内阻为零的电压源，逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波。电压型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。电压型变频器的主电路结构如图1-1-2(a)所示。

(2)电流型变频器。当交—直—交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻很大，对负载来说其基本上是一个电流源，逆变电路输出的电流为矩形波。电流型变频器适用于频繁可逆运转的变频器和大容量的变频器中。电流型变频器的主电路结构如图1-1-2(b)所示。;图1-1-2电压型和电流型变频器的主电路结构;(3)电压型、电流型交—直—交变频器。对于变频调速系统来说，由于异步电动机是感性负载，不论它处于什么状态，功率因数都不会等于1.0，所以在中间直流环节与电动机之间总存在无功功率的交换，这种无功能量只能通过直流环节中的储能元件来缓冲，电压型变频器和电流型变频器的主要区别是用什么储能元件来缓冲无功能量。;2)交—交变频器

单相交—交变频器的原理框图如图1-1-3所示。它只用一个变换环节就可以把恒压恒频(CVCF)的交流电源转换为变压变频(VVVF)的电源，因此，它又称为直接变频器。;图1-1-3单相交—交变频器的原理框图;图1-1-4单相交—交变频器电路及波形;电路由正组和负组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接于同一个交流电源上。两组变流电路都是半控电路，正组工作时，负载电流自上而下，为正向；反组工作时，负载电流自下而上，为负向。让两组变流电路按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电，其输出波形如图1-1-4(b)所示。改变两组变流电路的切换频率，就可以改变输出到负载上的交??电压频率；改变交流电路工作时的触发延迟角α，就可以改变交流输出电压的幅值。

对于三相负载，需用三套反并联的可逆电路。输出平均电压相位依次相差120°。这样，如果每个整流电路都用桥式，则共需6个晶闸管。;2.按输出电压调制方式分类

根据调压方式的不同，交—交变频器又分为脉幅调制(PAM)和脉宽调制(PWM)两种。

1)脉幅调制

脉幅调制是指改变电压源的电压Ed或电流源的电流Id的幅值进行输出控制的方式。因此，在逆变器部分只控制频率，在整流器部分只控制电压或电流。采用脉幅调制方式调压时，变频器的输出波形如图1-1-5所示。;图1-1-5脉幅调制方式调压时输出的波形;2)脉宽调制

脉宽调制是指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。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方式，即SPWM方式。用脉宽调制方式调压时，变频器输出的波形如图1-1-6所示。;图1-1-6脉宽调制方式调压时输出的波形;3．按变频的控制方式分类

按控制方式不同，变频器可以分为V/f控制、SF控制和VC控制三种类型。

1)?V/f控制变频器

V/f控制即压频比控制。它的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过保持V/f恒定使电动机获得所需的转矩特性。基频以下可以实现恒转矩调速，基频以上则可以实现恒功率调速。这种方式控制电路成本低，多用于精度要求不高的通用变频器。;2)?SF控制变频器

SF控制即转差频率控制，是在V/f控制基础上的一种改进方式。采用SF转差频率控制方式，变频器通过电动机、速度传感器构成速度反馈闭环调速系统。变频器的输出频率由电动机的实际转速与转差频率之和自动设定，从而达到在控制调速的同时也使输出转矩得到控制。该方式是闭环控制，故与V/f控制相比，其调速精度与转矩动特性较优。但是由于这种控制方式需要在电动机轴上安装速度传感器，并需依据电动机特性调节转差，故通用性较差。;3)?VC控制变频器

VC控制即矢量控制，是20世纪70年代提出来的对交流电动机的一种新的控制思想和控制技术，也是异步电动机的一种理想调速方法。V/f控制和SF控制的控制思想都建立在异步电动机的静态数学模型上，因此，采用这两种控制方式动态性能指标都不高。而采用VC控制方式可提高变频调速的动态性能。VC控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制，即模仿直流电动机的控