变频器教学课件

主电路
概述 主电路是给异步电动机提供调压调频电源
的电力变换部分，变频器的主电路大体上 可分为两类:电压型是将电压源的直流变换 为交流的变频器，直流回路的滤波是电容 。电流型是将电流源的直流变换为交流的 变频器，其直流回路滤波是电感。它由三 部分构成，将工频电源变换为直流功率的 “整流器”，吸收在变流器和逆变器产生 的电压脉动的“平波回路”，以及将直流 功率变换为交流功率的“逆变器”。
制动单元的作用
1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发 电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流 电动势被变频器逆变部分的六个变频器专用型能 量回馈单元续流二极管组成的三相全控桥整流， 使变频器内直流母线电压持续升高。
在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频 率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使 直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和 电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果 电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采 用简单的平波回路。
逆变器 同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要
三相桥式整流电路
把三相交流电压波形在一个周期内6等分，在0— t1期间，电压Ut>Ur>Us,因此电路中T点电位高； S点电位低，于是VD5、VD6先导通，电流的通路 是T→VD5→RL
桥式整流电路图
图1.3 桥式整流电路图
桥式整流波形图
图1.4 桥式整流波形图
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制动单元的工作原理
制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成 。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压 范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗 掉而使直流部分“过压”时，需要加外接制动组 件，以加快消耗再生电能的速度。
变频器
电气1231 第四组
对变频器的介绍
变频器综合了电子技术、电机 控制、计算机技术、控制技术 等多种技术为一体。是一种广 泛应用于各行各业的电力设备 ，它通过控制电机的旋转速度 来满足其需求。通常，把电压 和频率固定不变的交流电变换 为电压或频率可变的交流电的 装置称作“变频器”。该设备 首先要把三相或单相交流电变 换为直流电（DC）。然后再把 直流电（DC）变换为三相或单 相交流电（AC）。
求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关 器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电 压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主 电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算 电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机 的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放 大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电 路”组成。 (1)运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电 路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输 出电压、频率。 (2)电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电 压、电流等 (3)驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电
由于制动单元的工况属于短时工作，即每次的通 电时间很短，在通电时间内，其温升远远达不到 稳定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在 间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同， 因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随 之下降；另外由于IGBT只有一个，制动时间为ms 级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低 ，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电 压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较 为容易。由于有以上优点，因此它广泛应用于起 重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的 场合。
图1.1 变频器外形
对变频器的介绍
变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电 机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。 因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得 较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能 ，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好 ，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启 动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各 样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、 各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本 的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。
在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动 机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动 转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速 时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电 压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉 ，保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动 单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉 （能量由制动电阻转换成热能散发）。它有效的 弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（ ≤20％额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动 但频度较低的场合非常适用。
变频器工作原理图
图1.2 工作原理图
三相桥式整流电路
三相桥式整流电路共有六个整流二极管，其中VD1、 VD3、VD5、三个管子的阴极连接在一起，成为共阴 极组。Vd2vd4vd6三个管子的阳极连接在一起，成为 共阳极组。
三相对称交流电R S T的波形如图所示， R S T接入 电路后，共阴极组的哪两个二极管，阳极电位最高， 哪只二极管优先导通。共阳极的哪个二极管阴极电位 最低，哪只二极管优先导通。同一时间内。只有两个 二极管导通，即共阴极组的阳极电位，最高的二极管 和共阳极组阴极电位最低的二极管构成导通回路，其 余四个二极管承受反向电压而截至，在三相交流电压 自然换相点换项导通。
变频器工作原理
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流 变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理 单元等组成的。 工作原理：整流器 最近大量使用的是二级管的变流器，它把工频电源 变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可 逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再平波 回路
变频器工作原理
控制电路
(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速 度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入 运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速 度运转。
(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发 生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异 步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、 电流值。