DH01(新21)第一章变频器的主电路.doc

36变频调速应用技术讲座变频本来不姓“节”第1章 变频器的主电路11 三相交流异步电动机简介图11笼形转子异步电动机的构造a）外形b）定子c）转子（短路绕组）111三相交流异步电动机的构造和原理1笼形转子异步电动机 2绕线转子异步电动机图12绕线转子异步电动机的构造a）外形与接线b）转子绕组3旋转原理图13三相交流异步电动机的旋转原理a）三相交变电流b）三相绕组c）旋转原理4基本公式n0同步转速，即旋转磁场的转速。n0f电流的频率；p磁极对数；nM转子转速。nn0nM转差s转差率ns n0nMn0nn0s n0n0（1s）(1s) p2pn0nMns备 注12300029001000.0335.57.5kW2930700.0231118.5 kW2970300.0145160 kW2415001460400.0271115 kW1470300.0218.530 kW1480200.01337315 kW361000960400.0435.5 kW970300.037.530 kW980200.0237250 kW图14生产机械对无级调速的要求举例112生产机械对无级调速的要求113异步电动机之梦图15变频可以调速 正方、反方要平衡！12电动机在能量转换中的作功过程121负载得到机械能时的作功过程图16拖动系统的转矩平衡1能量的载体机械的旋转系统2作功要点作用的一方：电动机的电磁转矩TMKTI2 1cos2反作用的一方：负载的阻转矩TL作功的标志：拖动系统以一定的转速nM（nL）运行122电动机从电网取用电功率时的作功过程图17定子取用电功率的电路a）定子绕组b）三相电路示意图c）单相电路示意图d）绕组的电动势1能量的载体电动机的定子电路2作功要点作用的一方：电源电压U1反作用的一方：定子绕组的反电动势E1作功的标志：电路内有电流I13定子绕组的等效电路与电动势平衡方程图18定子绕组的等效电路a）主磁通和漏磁通b）等效电路与电动势平衡123转子从定子侧吸收能量的作功过程图19异步电动机的磁路a）定子电流的合成磁场b）定子磁动势c）转子磁动势的去磁作用1能量的载体电动机的磁路2作功要点作用的一方：定子绕组的磁动势I1N1反作用的一方：转子绕组的磁动势I2N1作功的标志：磁路内有磁通1图110转子的等效电路a）笼形转子b）转子电路c）等效转子d）等效静转子e）输出机械能f）一相等效电路3转子的等效电路图111磁动势的平衡a）磁动势的平衡b）电流平衡c）电流矢量图4磁动势的平衡124能量传递小结图112能量传递小结休息15分钟13交直交变频器的构成及演变百年怀胎盼开关！131交直交变频器的结构与原理图113 交直交变频器框图1基本框图2单相逆变桥图114 单相逆变桥原理a）单相逆变桥电路b）负载所得电压波形3三相逆变桥3变频方法3变频方法3变频方法图115变频方法a）频率较高b）频率较低4图116 三相逆变桥a）三相逆变电路b）输出电压波形4三相逆变桥132逆变器件的条件与发展图117 逆变器件承受的电压和电流1逆变器件的条件（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。2逆变器件的发展图118SCR逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形（1）起步始于晶闸管（2）普及归功GTR（BJT）图119GTR逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形 （3）提高全靠IGBT图120 IGBT逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形变频变压为哪般？14变频器的输出电压与频率141变频调速出现的新问题 图121频率下降出现的新问题1从能量关系看主磁通的变化2从反电动势看主磁通的变化E1KEfX11KF3磁通增大的后果图122励磁电流和饱和程度的关系a）简单磁路b）磁路在不饱和段c）磁路在深度饱和段图123保持磁通不变的途径a）频率下降的结果b）变频也要变压3保持磁通不变的途径（1）从能量角度看（2）从电动势的角度看E1KEf1C1C即E1XCfX1C顶替办法：C1C设kfkU则kUkf1C变频的同时也要变压，变频器常称为VVVF。kUkf时，电压与频率的对应关系fXkffXfNUXkU UN50 Hz1.0380V40 Hz0.8304V30 Hz0.6228V20 Hz0.4152V10 Hz0.276V5 Hz0.138V142变频又变压的具体方法1（脉宽调制）图124 脉宽调制a）电路框图b）频率较高c）频率较低2正弦脉宽调制（）图125 正弦脉宽调制a）电压波形b）电流波形3正弦脉宽调制的实现图126 单极性脉宽调制a）频率较高b）频率较低（1）单极性调制（2）双极性调制图127 双极性脉宽调制整流滤波 有特点！15交直交变频器的主电路151整流与滤波电路 图128 整流及滤波电路1滤波电容要均压 2充电过程要限流图129合上电源时的充电过程a）直接充电b）加入限流电阻3直流电源指示为安全图130直流电路的电源指示休息15分钟反向电流给出路！152逆变电路1逆变电路的结构与输出电压图131逆变电路及其输出电压2R、L电路的复习图132R、L电路的复习3逆变电路的电流路径图33 电动机状态a）空载示意图b）矢量图c）电路图d）电压、电流曲线（1）电动机状态nMn0（2）发电机状态（nMn0）图134发电机状态a）重载示意图b）矢量图c）电路图d）电压、电流曲线4逆变桥输出的禁忌图135输入、输出不允许接错a）电源接至输出侧b）接错的后果（1）主电路的输入、输出不允许接错图136输出侧接电容器的后果（2）输出侧不能接电容器电流大小分三片！153主电路各部分的电流1概述图137变压器与变频器的输入、输出电流a）变压器的输入、输出电流b）变频器的输入、输出电流图138电动机的电流a）变压器的输出电流b）变频器的输出电流2变频器的输出电流由图知，变频器输出电流的大小取决于负载的轻重。3频率下降时各部分的功率与电流图139 各部分电流的变化规律供电部门不能恼！16变频器的功率因数图140 输入电流的波形及其谐波分析a）输入电流的形成b）输入电流c）输入电流的频谙分析161变频器的输入电流 162功率因数的完整定义图141 滞后电流与谐波电流的功率a）滞后电流的功率b）5次谐波电流的功率1功率因数的两个方面2功率因数的公式cosPFDFKd式中，全功率因数（PF）；有功功率，kW；视在功率，kVA；cos位移因数（DF）；电流的畸变因数（Kd），等于电流基波分量的有效值与总有效值之比：163提高功率因数的方法 图142 交流电抗器1配接交、直流电抗器（1）交流电抗器除了可以将功率因数提高至（.）外，还具有削弱浪涌电流和电源电压不平衡的影响。（2）配接直流电抗器，功率因数可提高至.以上。2采用12脉波整流图14312脉波整流a）6脉波整流b）12脉波整流常规测量不可靠！17变频器主电路的测量171输出电压的测量1电磁式仪表fXXL=2fXLIL图144 电磁式仪表测电压a）电磁式仪表构造b）测量部位c）测量结果2数字式仪表图145 数字式仪表测输出电压a）被测电压波形b）数字表采样过程c）测量结果图146 整流式仪表测输出电压a）磁电式仪表b）整流式仪表及测量电压波形c）测量结果3整流式仪表172输入电流的测量图147非正弦电流的测量a）7次谐波电流b）电流互感器c）副方等效电路电流互感器的误差原因以7次谐波电流为例：（1）互感器绕组和仪表绕组的感抗f7XL72f7LI7（2）绕组分布电容的分流作用加大f7IC7I7（3）铁心的导磁率f7（导磁率）（4）铁心中的功率损失f7P7（P7副方的七次谐波电流功率）I5 I5；I7 I7；I11 I11；173功率的测量1输入电流的特点图148重载时直流电压波形（1）额定频率时的直流电压波形（2）低频时的直流电压波形图149轻载时直流电压波形2功率的测量图150功率的测量a）电动式仪表结构b）电动式仪表符号c）测量功率的接法