变频器作用及工作原理.docx

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1、变频器作用及工作原理变频器的作用及工作原理 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的沟通电源，以实现电机的变速运行的设备，其中限制电路完成对主电路的限制，整流电路将沟通电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成沟通电。对于如矢量限制变频器这种须要大量运算的变频器来说，有时还须要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过变更电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 变频器的分类方法有多种，根据主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；根据开关方式分类，可以分为PAM限制变频器、PWM限制变频器和高载频PWM限制变

2、频器；根据工作原理分类，可以分为V/f限制变频器、转差频率限制变频器和矢量限制变频器等；根据用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 VVVF：变更电压、变更频率 CVCF：恒电压、恒频率。各国运用的沟通供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常，把电压和频率固定不变的沟通电变换为电压或频率可变的沟通电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的沟通电变换为直流电(DC)。 用于电机限制的变频器，既可以变更电压，又可以变更频率。 变频器的工作原理 我们

3、知道，沟通电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p (1) 式中 n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； p电动机极对数。 由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要变更频率f即可变更电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内改变时，电动机转速调整范围特别宽。变频器就是通过变更电动机电源频率实现速度调整的，是一种志向的高效率、高性能的调速手段。 变频器限制方式 低压通用变频输出电压为380650V，输出功率为0.75400kW，工作频率为0400Hz，它的主电路都采纳交直交电路。其限制方式经验了以下四代。1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)限制方式 其特点是限

4、制电路结构简洁、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满意一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种限制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩实力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、限制曲线会随负载的改变而改变，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又探讨出矢量限制变频调速。 电压空间矢量(SVPWM)限制方式 它是以三相波形整体生成效果为前提，以靠近电机气隙的志向圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波

5、形，以内切多边形靠近圆的方式进行限制的。经实践运用后又有所改进，即引入频率补偿，能消退速度限制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消退低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但限制电路环节较多，且没有引入转矩的调整，所以系统性能没有得到根本改善。 矢量限制(VC)方式 矢量限制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的沟通电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后仿照直流电

6、动机的限制方法，求得直流电动机的限制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的限制。其实质是将沟通电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个重量进行独立限制。通过限制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个重量，经坐标变换，实现正交或解耦限制。矢量限制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以精确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机限制过程中所用矢量旋转变换较困难，使得实际的限制效果难以达到志向分析的结果。 干脆转矩限制(DTC)方式 1985年，德国鲁尔高校的DePenbrock教授首次提出了干脆转矩限制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述

7、矢量限制的不足，并以新奇的限制思想、简洁明白的系统结构、优良的动静态性能得到了快速发展。目前，该技术已胜利地应用在电力机车牵引的大功率沟通传动上。干脆转矩限制干脆在定子坐标系下分析沟通电动机的数学模型，限制电动机的磁链和转矩。它不须要将沟通电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的很多困难计算；它不须要仿照直流电动机的限制，也不须要为解耦而简化沟通电动机的数学模型。 矩阵式交交限制方式 VVVF变频、矢量限制变频、干脆转矩限制变频都是交直交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路须要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交交变频

8、应运而生。由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深化探讨。其实质不是间接的限制电流、磁链等量，而是把转矩干脆作为被限制量来实现的。详细方法是： 限制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式； 自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别； 算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时限制； 实现BandBand限制按磁链和转矩的BandBand限制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行限制。矩阵式交交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(2，无PG反馈)，高转矩精度(<3)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150200转矩。