變頻器工作原理

　　DC-燃?xì)廨啓C(jī)振蕩電路-燃?xì)廨啓C(jī)；變壓器（隔離、變換）-gt；交流輸出

　　方波信號(hào)發(fā)生器采用與方波波形相似的正弦振蕩器和準(zhǔn)正弦于長(zhǎng)城波形，使直流電在50Hz頻率處突然變化，上下變化量約為5V方波；信號(hào)放大器之后，突變擴(kuò)大到12V左右；通過變壓器升壓至220 V

　　如何將直流電轉(zhuǎn)換成交流電

　　有三種方法：

　　1.直流電源驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)--機(jī)械傳動(dòng)至交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電；這是**古老的方法之一，但仍有一些人使用。它的特點(diǎn)是成本低，易于維護(hù)。目前，它仍用于大功率變換。

　?。ǘ┦褂谜袷幤鳎茨孀兤鳎┈F(xiàn)市；這是一種成本較高的比較先進(jìn)的方法，主要用于低功率轉(zhuǎn)換；

　　3.機(jī)械振蕩器轉(zhuǎn)換器的原理是使直流電流斷續(xù)。通過變壓器后，可在變壓器的二次側(cè)輸出交流電。這是一種老辦法，基本上已經(jīng)消除了。

　　現(xiàn)在日本發(fā)現(xiàn)了一種可以轉(zhuǎn)化的有機(jī)物質(zhì)

　　交流電是指電壓或電流幅值在0左右振蕩，即有正、負(fù)兩種，而且方向會(huì)改變，不一定是正弦的。

　　直流電不是恒定的，它的幅值也可以改變，但它不會(huì)改變方向。也就是說，常數(shù)是正的或常數(shù)是負(fù)的。

　　在逆變器中，不能單獨(dú)使用可控硅。它只起開關(guān)的作用。它必須由振蕩電路控制得到方波型交流電，然后經(jīng)過電壓變換和濾波得到純正弦波交流電。

　　UPS電源（uniterruptIBle power system不間斷電源system）使用逆變電路，即直流電驅(qū)動(dòng)a振蕩器產(chǎn)生交流振蕩，一般結(jié)果為方波。如果用濾波電路消除50Hz的諧波，則可獲得純50Hz交流電。

　　逆變器1

　　1.1變頻技術(shù)概念

　　1.常用調(diào)速方式：變極調(diào)速，定子調(diào)壓調(diào)速、滑動(dòng)離合器調(diào)速

　　2.變頻技術(shù)的概念是將直流變換為不同頻率的交流，或?qū)⒔涣髯儞Q為直流再變換為不同頻率的交流，或?qū)⒅绷髯儞Q為交流再變換為直流等技術(shù)的總稱。特點(diǎn)：電能不變，只有頻率變化。

　　3、變頻技術(shù)的發(fā)展是為適應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。自20世紀(jì)60年代電力電子技術(shù)以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)飛速發(fā)展，電氣傳動(dòng)技術(shù)正面臨一場(chǎng)革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)。電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是節(jié)約用電、改善工藝流程、改善產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境、喪失技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一。變頻調(diào)速以其優(yōu)良的起動(dòng)和制動(dòng)性能、**率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果而得到廣泛應(yīng)用。

　　變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)強(qiáng)弱電混合與機(jī)電一體化的綜合技術(shù)，它不僅處理巨大電能（整流器和逆變器）的轉(zhuǎn)換，而且處理信息的收集、交換和傳輸。因此，其常用技術(shù)必須分為成功率和控制兩部分。前者是解決高壓大電流的技術(shù)問題，后者是解決控制模塊的軟硬件開發(fā)問題

　　4.變頻調(diào)速的主要發(fā)展方向

　?。?） 實(shí)現(xiàn)對(duì)高水平的控制

　　（2）開發(fā)透明劑清潔電能

　　（3）減小設(shè)備的大小

　?。?）高速的數(shù)字控制

　　（5）模擬器和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)

　　1.2變頻技術(shù)的類型和用途

　　1.頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)的類型主要具有以下內(nèi)容

　　（1）交叉路口 - 直流轉(zhuǎn)換技術(shù)（即整流技術(shù)）整流元件的電源轉(zhuǎn)換。

　?。?）通過改變電力電子器件改變直直變頻技術(shù)（即，斬波技術(shù)）變化脈沖頻率或?qū)挾?，從而?shí)現(xiàn)調(diào)整DC平均電壓的目的。

　?。?）直接變頻技術(shù)（即逆變器）利用電源開關(guān)將DC電力轉(zhuǎn)換為不同頻率的交流電。

　?。?）有趣的交替變頻技術(shù)（即相移技術(shù)），實(shí)現(xiàn)AC非接觸式觸點(diǎn)的開關(guān)，壓力控制，調(diào)光，調(diào)速等的目的電力電子器件電力電子器件

　　2.變頻技術(shù)的主要用途

　?。?）標(biāo)準(zhǔn)50Hz電源對(duì)頻率，電壓波形和幅值和電網(wǎng)干擾具有高要求。

　?。?）不間斷電源（不間斷電源）當(dāng)電源斷電時(shí)，電池的直流電反轉(zhuǎn)變?yōu)?0HzAC并臨時(shí)由設(shè)備供電。

　?。?）中頻裝置廣泛用于金屬冶煉，電感加熱和機(jī)械部件硬化。

　?。?）變頻速度產(chǎn)生頻率和電壓可調(diào)電源。

　　（5）節(jié)能減少

　　1.3常見電力電子器件

　　1）晶閘管（SCR）沒有自轉(zhuǎn)能力，并且當(dāng)逆變器反轉(zhuǎn)時(shí)，必須設(shè)定換流電路，導(dǎo)致復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，增加逆變器的成本。然而，由于大量的組件容量，在1000kVA超過1000kVA的大容量逆變器中獲得了廣泛的應(yīng)用。

　　2）門極可關(guān)斷晶閘管）可以通過柵極信號(hào)控制導(dǎo)通和轉(zhuǎn)彎。它使用門口獲得自動(dòng)轉(zhuǎn)向能力，屬于全控制裝置，沒有換流電路。它逐漸被替換SCR。

　　3）功率晶體管（GTR）是具有自轉(zhuǎn)能力的優(yōu)點(diǎn)的高反應(yīng)晶體管，并且具有短的開關(guān)時(shí)間，飽和壓力降低和安全工作區(qū)域。它廣泛用于電源轉(zhuǎn)換裝置，如直流電機(jī)調(diào)速，中頻電源。主要用作在高電壓大電流中運(yùn)行的開關(guān)，通常是模塊化的。

　　4）（功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）執(zhí)行導(dǎo)通并根據(jù)柵極電壓的電場(chǎng)效應(yīng)單極晶體管關(guān)閉。它具有強(qiáng)大的自斷能力，駕駛功率小，工作速度高，近次故障，安全工作區(qū)寬度。用于小容量逆變器。

　　3）功率晶體管（GTR）主要特點(diǎn)：

　　可以使用輸出電壓脈寬調(diào)制模式

　　載波頻率降低（切換時(shí)間越長(zhǎng)）1.2-1.5kHz

　　電流波形高次諧波很大，噪聲大。

　　與功率頻率操作相比，輸出扭矩略微降低。

　　5）絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管絕緣柵雙極晶體管GTR和p-MOSFET的優(yōu)點(diǎn)是輸入阻抗的優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)速度快，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，正電壓低，可以承受高電壓大電流等。優(yōu)勢(shì)。它目前在新的中小容量逆變器中使用它。適用于高壓直接轉(zhuǎn)矩控制-IGBT。

　　6）智能功率模塊（IPM）是集成模塊，其集成到同一包裝中的相同包裝中，及其驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路等。目前，更多IGBT是一個(gè)是高功率開關(guān)設(shè)備的模塊，設(shè)備模塊集成電流傳感器，可以檢測(cè)過電流和短路電流。具有過電流保護(hù)，過載保護(hù)和防止驅(qū)動(dòng)電流電壓不足。

　　電流型中間環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，無(wú)功功率由電感進(jìn)行緩沖。再生的能量直接反饋給電網(wǎng)。

　　電壓型中間環(huán)節(jié)采用大電容作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，對(duì)負(fù)荷的無(wú)功功率進(jìn)行緩沖。無(wú)功能量很難反饋給交流電網(wǎng)。

　　2.3變頻器的額定值和頻率指標(biāo)。

　　1.輸入端的額定值。

　　這主要是由于電壓容量和相數(shù)較小造成的。

　　380V/50Hz，三相，用于家用設(shè)備。

　　230V/50Hz或60 Hz，三相，主要用于進(jìn)口設(shè)備。

　?。?00230V）/50Hz，主要用于家用電器。

　　2.輸出側(cè)的額定值。

　?。?）**大輸出電壓UN。

　　（2）**大輸出電流IN長(zhǎng)時(shí)間通過。

　?。?）產(chǎn)量SN=Unin。

　?。?）配備馬達(dá)容量Pn=SNeta；Mcosphi。

　?。?）過載能力是指輸出額定電流的允許范圍和時(shí)間。大多數(shù)變頻器的規(guī)格為150%IN、60S、180%IN、0.5s。

　　3.頻率指標(biāo)。

　　（1）頻率范圍內(nèi)的**高頻率和**低頻率之差。**低為0.10~1HZ，**高為120~650Hz。

　?。?）頻率精度是指變頻器輸出頻率的精度。

　?。?）頻率分辨率是指輸出頻率的**小變化。

　　2.4變頻器主電路。

　　變頻器主電路主要由整流電路、中間直流電路和逆變器組成。

　　交直部分。

　?。?）整流電路由VD1~VD6三相不可控全橋組成。

　?。?）除濾波外，濾波電容器CF還在整流電路和逆變電路之間去耦以消除相互干擾。

　?。?）限流電阻器RL和開關(guān)SL限制充電電流CF，充電電流通常通過開關(guān)連接到短路電阻器。

　　直接正交部分。

　　主要內(nèi)容如下：（1）逆變器VT1~VT6由逆變橋組成，逆變橋是變頻器與核心部分的紐帶。

　?。?）續(xù)流二極管VD7~VD12函數(shù)：

　　電機(jī)為感性負(fù)載，無(wú)功分量返回到直流電源以提供通道。（頻率降低時(shí)的再生制動(dòng)狀態(tài)）。

　?。?）緩沖電路。

　　它由C01、C06、R01~R06和VD01~VD06組成。R01~R06限制逆變器開啟時(shí)的C01~C06放電電流。另一方面，VD01~VD06使得逆變管R01~R06在判斷過程中無(wú)效。

　　制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元。

　　制動(dòng)電阻Rb消耗再生到直流電路的能量。

　　制動(dòng)單元VTB通過RB放電電流IB的控制流。

　　三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是。

　　可以看出，在轉(zhuǎn)差率S變化不大的情況下，可以認(rèn)為在調(diào)整電機(jī)定子的工頻時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與變化大致成正比。如果均勻改變電機(jī)電源的頻率f，則可以平滑地改變電機(jī)的速度。

　　將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程稱為逆變器，完成逆變器功能的器件稱為逆變器，它是變頻器的重要組成部分。

　　補(bǔ)充：逆變器件的工作條件。

　　1.能承受足夠的電壓和電流。

　　UL=513V，UM=537V后，U線電壓=380V，三相全波整流?？紤]到電感反饋能量和負(fù)載動(dòng)能的影響，開關(guān)器件的電壓應(yīng)在1000V以上。

　　當(dāng)電流PN=150kW，IN=250A，IM=353A時(shí)，考慮過載能力，開關(guān)器件的允許電流應(yīng)大于700A。

　　二.。允許頻繁連接和斷開

　　實(shí)際上，逆變過程是多個(gè)開關(guān)器件交替導(dǎo)通并長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)關(guān)斷的過程，這是接觸式開關(guān)器件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。它必須依靠無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)（半導(dǎo)體開關(guān)器件），而且無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)不容易承受足夠的電壓和電流。因此，變頻器的出現(xiàn)比異步電動(dòng)機(jī)晚了一百年。