变频器的原理与应用精品PPT课件

3､低电磁噪音化 今后的变频器都要求在抗干扰和抑制高次谐波方面符合 EMC
国际标准,主要做法是在变频器输入侧加交流电抗器或有源功率因数校正 （Active Power Factor Correction． APFC）电路，改善输入电流波形降低 电网谐波以及逆变桥采取电流过零的开关技术。而控制电源用的开关电源将 推崇半谐振方式，这种开关控制方式在30－50M时的噪声可降低15－20dB。
2､小型化 用日本富士（FUJI）电机的三添胜先生的话说，变频器的小型 化就是向发热挑战。这就是说变频器的小型化除了出自支撑部件的实装技术 和系统设计的大规模集成化，功率器件发热的改善和冷却技术的发展已成为 小型化的重要原因。ABB公司将小型变频器定型为Comp－ACTM他向全球 发布的全新概念是，小功率变频器应当象接触器、软起动器等电器元件一样 使用简单，安装方便，安全可靠。
图6 异步电机在恒流源供电时的 等值电路
T
Pm 1
np
1
pm
np
1
3I
2 2
R2 S
3n
p
I12
X
2 m
2f1[(
R2 S
)2(XmFra bibliotekX2 )2 ]
（1）
由（1）式画出其转矩-转速
特性如图7。并求出最大转矩和
临界转差率：
Tmax
n
p
I12
X
2 m
4f1(xm x2 )
T
电压源供电转矩转-速特性
电流源供电转矩转-速特性
Smxa
R2 Xm X2
n
电压源供电的情况下，最大 图7-电流源供电机转矩-转速特性
转矩出现在Smxa R 2 (X1 X2 ) 的 地方。由于Xm X1，所以在恒流源供电时，最大转矩出现在转差率
小得多的地方。电机转矩-转速特性成尖峰状，起动转矩很小，稳定
矩阵式变频器、直接驱动技术（高精度：电机和负载间刚性耦合，高 速和高加速度、高动态响应、高机械刚度和可靠性、低噪声和零保养，部件 减少可降低噪声，磨损部件只有旋转或直线轴承，做到永久性润滑和无序维 修的一次性装配，可实现零保养。
(三)交流电机的调速方法:
调压调速,电磁调速,绕线式电机转子串电阻调速,串级调速,变极调速,变频 调速等
5､系统化 作为发展趋势，通用变频器从模拟式、数字式、智能化、多功 能向集中型发展。最近，日本安川由机提出了以变频器，伺服装置，控制器 及通讯装置为中心的”D&M&C”概念，并制定了相应的标准。目的是为用 户提供最佳的系统。因此可以预见在今后．变频器的高速响应器件和高性能 控制将是基本条件。
若希望把转矩误差控制在3%以内,需要对磁通变化作修正(补偿励磁电抗 引起的饱和及定子铁损的变化);若希望把转矩误差控制在1%以内,需要对定 子和转子的铁损进行补偿.
(四)变频器的构成: 主回路（整流器、中间直流环节、逆变器）
控制回路 保护回路
(五)变频器的分类: 1.按直流电源性质分: 电流型
(1)电流型 Id趋于平稳;四象限运行 (2)电压型 Ed趋于平稳;不选择负载的通用性 (3)电流源供电时交流电机工作特性:
a,电机起动转矩小;b.能够稳定运行范围窄,在大部分的转速 范围内是电机运行不稳定区.
无速度传感器矢量控制的速度观测模型,建模方法大体上有: 动态速度估 计器；模型参考自适应方法；基于PI调节器法;自适应转速观测器法；转子 齿谐波法；滑模观测法等.
感应电机是一多变量,强耦合及时变参数系统,围绕它有若干研究课题: 电机参数模型的离散化;电机参数的自测定;电机定子电流的控制;电机参
数的辩识;电机状态估计;系统稳定性分析.
4､专用化 通用变频器中出现专用型家族是近年来的事。其目的是更好 发挥变频器的独特功能并尽可能地方便用户。如用于起重机负载的 ARB ACC系列，用于交流电梯的 Siemens MICO340系列和FUJI FRN5000G11UD 系列，其他还有用于恒压供水、机械主轴传动、电源再生、纺织、机车牵引 等专用系列。
实际上,电流源不是真正的恒流源,等效为电压源驱动下的恒 流源.
2.按输出电压的调节方式分类: (1)PAM方式
由戴维南定理，开路电势和
等效内阻：
Eth I1Xm
Xg Xm X2
由此求出I2:
I2
I1X m
(R2 S
)2
(Xm
X2 )2
电磁转矩：
R1 I1 I
1
X1
X2
I2 Im xm
R2/S
原因:恒流源供电时,定子磁势是恒定的.空载时,全部定子磁势 用于励磁,气隙中产生很强的磁场,铁心高度饱和.负载增加时,转 子减速而转差率增大,转子电流增加.由于转子电流的去磁作用, 气隙合成磁场减小,磁场变弱,先退出饱和,磁场变化缓慢,而未随 转子电流的增加磁场很快变弱,导致端电压急剧下降,单位转子电 流产生的转矩减小,导致转子电流进一步增大,形成恶性循环,使 转矩很快下降到较小数值.
交流调速飞速技术发展的原因： 电力电子器件制造技术；电力电子电路的变换技术；PWM技术，矢量控制 技术，直接转矩控制技术；微机和大规模集成电路基础的数字控制技术。
(二)发展趋势与动向:
IGBT的应用:载波频率可达16KHz,抑制噪声和机械共震,电机电流在低 速时波形接近正弦,减少转矩脉动;电压驱动,简化了电路;网侧变流器的PWM 控制;矢量控制变频器技术的通用化,无速度传感器矢量控制系统代表另一新 技术动向.
l､主控一体化 日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一快芯片上的 DIPIPM（即双列直插式封装）的研制已经完成并推向市场。一种使逆变功 率 和 控 制 电 路 达 到 一 体 化 ， 智 能 化 和 高 性 能 化 的 HVIC （ 高 耐 压 IC ） SOC （System on Chip）的概念已被用户接受，首先满足了家电市场低成本、小 型化、高可靠性和易使用等的要求。因此叶以展望，随着功率做大，此产品 在市场上极具竞争力。
变频器的原理与应用
一.变频器的原理与组成
(一)概述:
1.定义：转换电能并能改变频率的电能转换装置。 2.交流调速技术发展的概况与趋势： 交流电机：结构简单，价低，动态响应好、维护方便，但调速困难。 直流传动的薄弱环节：换向器的存在；单机容量受限12000kW~14000kW、 最高电压1000多伏、最高转速3000r/min。