变频器知识问答

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(a)
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(b)
2020/1/29
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直流是怎样“逆变”成交流的？
• 如图1-5，K1~K4是开关器件，M是负载，A、B间通以直流电压UD。先 令K1|K4闭合，K2、K3断开。则电流的路径如实线空心箭头所示，C、 D间的电压为C“+”、D“-”。再令K1、K4断开，K2、K3闭合，则电流的 路径如虚线实心箭头所示，C、D间的电压为C“-”、D“+”。
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SPWM代表什么？
• SPWM的全称是Sine Pulse Width Modulation，意思是正弦 脉冲宽度调制。这是实现改变频率的同时也改变电压的一 种调制方式。
• 变压变频的基本方式有两种：
• (1) 在改变频率的同时也改变幅值，称为脉幅调制，简写为PAM，如图1-3a所 示。
• (2) 在改变频率时，脉冲的幅值不变，而通过改变脉冲的占空比来改变其平均 电压，称为脉宽调制，简写为PWM。
而同步转速则主要取决于频率
n1=60f/p………………(1-2) 式中：f——频率，Hz
p——磁极对数
• 所以说，交流电动机从诞生之日起，就已经知道改变频率可以调节转速了。但当时，还不具备 改变频率的手段。
• 闸流管的问世，使变频调速的梦想出现了能够实现的希望。但那设备的庞大与昂贵，使它无法 进入实用的阶段。
电压型的主要特点是什么？
• 交—直—交变频装置按直流部分贮能方式的不同分为： • (1) 电压型 • 贮能元件为滤波电容C，如图1-2a所示。其工作特点是电压基本不变。
L ＋ C
(a)
(b)
图1-2 电压型和电流型
(2) 电流型 贮能元件为电抗器l，如图1-2b所示。其工作特点是电流基本不变。
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• SPWM的特点是：脉冲序列中的脉冲宽度和脉冲间的间隔 宽度是按正弦规律安排的。
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SPWM代表什么？脉幅调制和脉宽调制
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T/2
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SPWM代表什么？SPWM的波形变频器的主电器
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A
k1
k3
UD
C
M
D
k2
k4
B
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SPWM代表什么?脉幅调制和脉宽调制
率的同时，也必须改变电压。
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交—直—交是什么意思？
• 变频装置有两大类：一类是由工业频率直接转接成可变频率的，称为 “交—交变频”。另一类就是“交—直—交变频”，意思是：先把工业
。 频率的交流整流成直流，再把直流“逆变”成频率可变的交流。 交—直—交的电路结构
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常用的开关器件有哪些？
• 目前，在中、小型变频调速器中用得最多的是功率晶体管， 为了提高放大倍数，常做成达林顿管，一般电路图中仍画 成单管，代表符号是CTR或BTR。
• 容量较大的变频调速器中则常用可关断晶闸管，其代表符 号是GTO。
• 已经进入实用阶段的最新器件有：绝缘栅双极晶体管，代 号IGBT，所示。正在开发并已经取得成果的新品种还有不 少。
• f≈U/Kef=Ke'·U/f • 式中：U——电源相电压
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E1——每相定子绕组的反电势
•
W1——每相定子绕组的匝数
•
f——每个磁极下的磁通量
•
Ke、Ke'——常数
• 式(1-4)表明：当频率下降时，如果电压不变，则磁通量将增加，引起电机铁心的
饱和。这当然是不允许的。因此，为了保持电机内的磁通量基本不变，在改变频
• 如使上述两种状态不停地交替工作，则负载M上所得到的便是交流电 压了。
• 用六个开关器件，使它们按三相间互差三分之一周期的规律交替工作， 就可将直流电“逆变”成三相交流电了
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• 常用的开关器件有哪些？
•
目前，在中、小型变频调速器中用得最多的是功率晶体管，为了提高放大倍数，常做成达林 顿管，如图1-7a所示，一般电路图中仍画成单管，如图1-7b所示，代表符号是CTR或BTR。
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三相逆变原理
图1-6 三相逆变电器
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M
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常用的开关器件
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(a)
(b)
(a)
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(b)
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变频调速器的主电路是怎样构成的？
• 交—直—交电压型变频调速器主电路的基本结构如图1-10。图中，DR 是三相整流。RA是限流电阻，限制变频器刚合上电源时，对滤波电容C 的充电电流。当C充电到一定程序后，晶闸管VT导通，RA将不再起限流 作用。功率晶体管V1~V6组成三相逆变桥，将直流电逆变成三相交流电 后供电给电动机M。二极管V01~V06的作用是：在逆变过程中，当晶体 管的e极电位高于c集电位时提供续流回路；在电动机降速过程中提供 能量反馈(再生)回路。RB是电动机在再生制动过程中的耗能电阻，VB在 电动机降速过程中导通，提供耗能回路。如RB阻值太大，可在接线端P 和DB之间接入外接制动电阻。
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变频调速为什么常缩写成VVVF？
• VVVF的全称是Variable Voltage Variable Frequency，意思是“变压变频”。
• 原来，在交流异步电动机内，外加的电源电压主要和绕组的反电势相平衡，而绕 组的反电势则与电流的频率和每极下的磁通量有关：
• U≈E=4.44 W1ff=Keff • 可见，磁通量的大小与电压和频率的比值有关：
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• 图1-7 功力晶体管
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• 容量较大的变频调速器中则常用可关断晶闸管，其代表符号是GTO，图形符号如图1-8所示。
• 已在经开进发入并实已用经阶取段得的成最果新的器新件品有种：还绝有缘不栅少双，极不晶再体一管一，赘代述号。IGBT，图形符号如图1-9所示。正
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• 直到20世纪的60年代，随着晶闸管的出现及其应用技术的迅速发展，变频调速开始进入实用的 阶段。但由于许多技术问题解决得还不够完善，调速系统的性能指标难以和直流电机相匹敌， 因而未能达到推广应用的阶段。
• 70年代末期以来，一方面，矢量控制理论的提出和实施，使变频调速系统的性能指标达到了与 直流电机调速系统十分接近的地步；另一方面，电力电子器件的飞速发展，也使SPWM调制技 术日臻完善，变频调速器的体积越做越小，价格也达到了用户能够接受的程度。变频调速这才 进入了普及应用的阶段。
变频器知识问答
变频调速技术是怎样发展起来的？
• 变频可以调速这个概念，可以说是交流电动机“与生俱来”的。同步电动机不消说，即使是异 步电动机，其转速也是取决于同步转速(即旋转磁场的转速)的
n=n1(1-S)………………(1-1) 式中：n——电动机的转速，m/min
n1——电动机的同步转速，r/min S——电动机的转差率