变频器在实际中的应用

(1)
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n——同步转速，r／min；
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f——供电电源频率，Hz；
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p——电机磁极对数。
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由(1)式可知，改变异步电动机的供电频率，可以改
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变其同步转速，即可改变异步电动机的轴转速，实现调速
运行。
（2）变频器的基本构成
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• 由于变频器应用的广泛性，决定了变频器市场容量非常庞 大据有关资料研究，2007年中国低压变频器规模达110亿 元，2008年中国高压变频器市场规模达39亿元。广东一 省而言；低压变频器市场规模就达35亿。此外，作为节能 的公认产品，变频器在目前举国上下节能减排的大环境下， 更将有更大的发展，国务院甚至将高压变频器作为全国电 厂节能减排重要产品予以推荐。
（二）
• 该变频器的特点如下：① 采用多重化 PWM 方式控制，输 出电压波形接近正弦波。② 整流电路的多重化，脉冲数 多达 36， 功率因数高，输入谐波小。③ 模块化设计，结 构紧凑，维护方便，增强了产品 的互换性。④ 直接高压 输出，无需输出变压器。⑤ 极低的 dv/dt 输出，无需任 何 形式的滤波器。⑥ 采用光纤通讯技术，提高了产品的抗 干扰能力和可靠性。 ⑦ 功率单元自动旁通电路，能够实 现故障不停机功能。
变频器概况
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变频器作为一种能源转换的节能设备，随着技术的发
展，电力电子器件的自关断化、模块化、交流电路开关模
式的高频化和控制手段的全数字化等促进了变频装置的小
型化、多功能化，灵活性和适应性不断增强，应用领域不
断扩大。
（1）变频调速的基本控制方式
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异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为
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n=60f／P
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变频器的历史（一）
• 变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。传统的直流调速 技术因 体积大故障率高而应用受限。20 世纪 60 年代以后，电力电子 器件普遍应用了晶 闸管及其升级产品。但其调速性能远远无法满足需 要。20 世纪 70 年代开始，脉 宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速的 研究得到突破，20 世纪 80 年代以后微处理 器技术的完善使得各种优 化算法得以容易的实现。20 世纪 80 年代中后期，美、 日、德、英等 发达国家的 VVVF 变频器技术实用化，商品投入市场，得到了广泛 应用。 最早的变频器可能是日本人买了英国专利研制的。不过美国和 德国凭借 电子元件生产和电子技术的优势，高端产品迅速抢占市场。 步入 21 世纪后，国 产变频器逐步崛起，现已逐渐抢占高端市场。 单 元串联型变频器是近几年才发展起来的一种电路拓扑结构，它主要由 输入 变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。采用模块化设计， 由于采用功率单 元相互串联的办法解决了高压的难题而得名，可直接 驱动交流电动机，无需输出 变压器，更不需要任何形式的滤波器。整 套变频器共有 18 个功率单元，每相由 6 台功率单元相串联，并组成 Y 形连接，直接驱动电机。每台功率单元电路、结 构完全相同，可以 互换，也可以互为备用。 变频器的输入部分是一台移相 变压器，原 边 Y 形连接，副边采用沿边三角形连接，共 18 副三相绕组。它们被 平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有６副三相 小绕组，之间均 匀相位偏移 10 度。
（四）
• 以前的高压变频器，由可控 硅整流，可控硅逆变等器件 构成，缺点很多，谐波大， 对电网和电机都有影响。 近 年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如 IGBT、IGCT、SGCT 等等。 由它们构成的高压变频器， 性能优异，可以实 现 PWM 逆变，甚至是 PWM 整流。 不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。
变频器在实际中的应用
• 概述 • 变频器的历史 • 变频器技术的发展 • 变频器概况 • 变频器的应用 • 变频器的选型与安装 • 变频器的运行与维护 • 结论
概述
• 变频器的英文译名是 VFD（Variable-frequency Drive） ， 这可能是现代科 技由中文反向译为英文的为数不多实例 之一。 （但 VFD 也可解释为 Vacuum fluorescent display， 真空荧光管，故这种译法并不常用） 。变频器是应用变 频 技术与微电子技术， 通过改变电机工作电源的频率和 幅度的方式来控制交流电动 机的电力传动元件。 变频器 在中、 韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作 VVVF （Variable Voltage Variable Frequency Inverter） 。
（三）
• 随着现代电力电子技术 及计算机控制技术的迅速发展， 促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流 调速， 计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机 变频调速是当 今节约电能，改善生产工艺流程，提高产 品质量，以及改善运行环境的一种主要 手段。变频调速 以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性 能等诸 多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方 式。
变频器技术的发展
• 变频器技术的发展，其中主要以变频器控制方式的发展和 电力电子器件的发展作为基础的。很久以来，人们在交流 电机调速方面进行了大量的研究。由脉宽调制到变频变压 VVVF技术，自20世纪80年代起，变频器进行了商业化； 后来，随着磁场定向控制理论，异步电机转子磁场定向矢 量控制方法等的出现，成为矢量控制型变频器的理论基础。 1985年，德国迪普布罗克首先提出了直接转矩控制理论， 1995年，ABB首先推出了直接转矩控制通用变频器，其动 态转矩响应已达到小于2ms，不带速度传感器(PG卡)也可 以达到±O．1％的速度控制精度。电子元器件的长足发展 是变频器技术发展的现实基础，从第一代晶闸管(SCR)到 门极关断晶闸管(GT0)、双极型电力晶体管(GTR)，再到 半导体场效应管(MOSFET)、MOS控制晶体管(MCT)及目 前普遍广泛应用的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。另外，集 成功率模块(ISPM)的开发应用，将整流电路、逆变电路、 控制回路、驱动和保护、电源电路全部整合在一个模块内， 使变频器的体积大大缩小，成本大大降低。