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题目：电气传动基础知识（总第3讲）

讲授内容提要：

变频器的分类、通用变频器的结构和工作原理。

教学目的：

掌握变频器的分类方法，通用变频器的结构，单相逆变工作原理、三相逆变工作原理。

教学重点：

重点通用变频器的结构，逆变工作原理。

教学难点：

逆变工作原理。

采用教具和教学手段：

多媒体图片展示及实物展示。

授课时间：2014年9月4日

授课地点：第一教学楼1203教室

注。此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。

第三讲

1.5变频器的分类

通常有以下几种分类方式。

1、按供电电源电压等级分类

变频器可以分为低压变频器和高压变频器两类。

2、按控制算法分类

变频器可以分为普通型变频器和高性能变频器两类。

3、按用途分类变频器可以分为通用变频器和专用变频器两类。

4、按变换方法分类

变频器可以分为交-直-交变频器和交-交变频器两类。交-直-交变频器又称间接式变频器，包括电压型（中间直流滤波环节采用大电容滤波）和电流型（中间直流滤波环节采用大电感滤波）两种。

按相数分单相三相有环流交－交变频器按环流情况分无环流正弦波按输出波形分变频器方波电压型按储能方式分电流型交－直－交变频器按调压方式分脉幅调制脉宽调制

专用变频器变频器通用变频器通用型变频器

1.6通用变频器的结构和工作原理

1、通用变频器的结构

通用变频器的基本结构有四个组成部分，分别是。整流部分、中间直流部分、逆变部分、控制电路部分。

1——整流部分，把来自电网的恒压恒频交流电变成直流电，通常采用三相不可控整流电路；

2——中间直流部分，把脉动的直流电变成比较平滑的直流电，并且和负载之间进行无功能量交换；

3——逆变部分，把直流电变换成变压变频交流电，通常采用spwm逆变电路，其输出是spwm脉冲电压，这个电压加到电动机负载上，经电感滤波变成接近正弦波的电流波形；

4——控制电路部分，用来产生逆变电路所需要的各种驱动信号，这些信号受外部指令决定，有频率、频率上升下降速率、外部通断控制、变频器内部各种各样的保护和反馈信号综合控制等。

交—直—交变频器的电路

主电路如下图：

一、主电路1.整流电路组成。vd1~vd6。

功能：将工频交流电整流为脉动直流电。整流原理：二极管整流过程。

2.滤波电路

组成：c

1、c

2、r

1、r2。

功能：将脉动直流电变为较平滑的直流电。原理：电容滤波原理、电阻分压原理。

3.逆变电路

组成：vt1~vt

6、vd7~vd12。

功能：将直流电变为频率和电压可调的三相交流电。逆变原理：igbt可控开关、spwm原理。

4.指示电路组成：r

4、hl。

5.制动单元组成：vt

7、r5

功能。消耗电动机制动过程中的回馈能量，保护变频器。

制动单元工作原理：电动机制动时，回馈电流通过vd7~vd12给c

1、c2充电。当电容两端电压升到一定程度时，计算机控制vt7导通，电容通过r5和vt7放电，电阻发热消耗能量，电容两端电压降低，电动机制动。

6.输入端子。r、s、t，连接电源。

7.输出端子。u、v、w，连接电动机。

二、控制电路

指为主电路提供控制信号，以完成电路输出调节、各种保护，实现输出指示的弱电电路。如图1-20下半部分。

各部分功能：

1.主控制板：单片机，变频器的控制中心（1）整流部分（交—直）

整流器是变频器中用来将交流变成直流的部分，它可以由整流单元、滤波电路，开启电路、吸收回路组成。

1）整流单元（vd1~vd6）

整流单元是由vd1~vd6组成的三相整流桥，它们将工频380v的交流电整流成直流，平均直流电压可用下式表示：

ud=1.35ul=1.35×380=513vul——电源的线电压

2）滤波电容（cf）

滤波电容cf的作用是对整流电压进行滤波。cf是一个大容量的电容器，它是电压型

变频器的主要标志，对电流型变频器来说滤波的元件是电感。

3）开启电流吸收回路

在电压型变频器的二极管整流电路中，由于在电源接通时，cf中将有一个很大的充电电流，该电流有可能烧坏二极管，容量较大的还可以形成对电网的干扰。影响同一电源系统的其他装置的正常工作，所以在电路中加装了由rl，sl组成的限流回路，刚开机时，rl串入电路中，限制cf的充电电流，充到一定程度后sl闭合将其切除。

（2）逆变部分

逆变部分的基本作用是将直流变成交流，是变频器的核心部分。

1）逆变桥

在图中，由v1~v6组成了三相逆变桥，v导通时相当于开关导通，v截止时相当于开关断开。现在常用的逆变管有绝缘栅双极晶体管（igbt），大功率晶体管（gtr）、可关断晶闸管（gto）、功率场效应管晶体管（mosfet）等。

2）续流二极管（vd7~vd12）

续流二极管vd7~vd12的功能有下面几个：

a）由于电动机是一种感