《变频器工作原理》PPT课件

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（二）变频调速的基本要求
• 为了充分利用铁心材料，在设计电动机时， 总是让电动机在额定频率和额定电压下工
作时的气隙磁通接近磁饱和值。因此，在
电动机调速时，希望保持每极磁通量为额
定值不变。如果过分增大磁通又会使铁心
过分饱和，从而导致励磁电流急剧增加，
绕组过分发热，功率因数降低，严重时甚
至会因绕组过热而损坏电动机。故而希望
• 采用全数字微机控制技术，使变频器减小了体积、 降低了成本、提高了效率、增强了功能。
• 以上三种技术的应用，使电机基本能够平稳运行、 无噪声、无抖动。交流变频调速已成为电气调速 传动的主流。目前变频器不但在传统的电力拖动 系统中得到了广泛的应用，而且已扩展到了工业 生产的所有领域，以及空调器、洗衣机、电冰箱 等家电中。
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• （三）变频器的核心是电力电子器件及控制方式
• 1.电力电子器件的发展
• 20 世 纪 80年代中期以前，变频装置功率回路主要 采用第一代电力电子器件，以晶闸管元件为主，这 种装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容 量的直流调速装置相比。
• 80年代中期以后采用第二代电力电子器件GTR. CTO, VDMOS-IGBT等制造的变频装置在性能和价 格比上可以与直流调速装置相媲美。
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来自百度文库
• 异步电机调速系统的种类很多，但是效率 很高、性能最好、应用最广的是变频调速， 它可以构成高动态性能的交流调速系统来 取代直流调速系统，是交流调速的 主要发
展方向。变频调速是以变频器向交流电机 供电，并构成开环或闭环系统，从而实现 对交流电机的宽范围内无级调速。变频器 可把固定电压、固定频率的交流电变换为 可调电压、可调频率的交流电。
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• VVVF(Variation Voltage Variation Frequency)频率可变、电压可变。
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变频器概述
（二）变频器主要功能
• 一、软启动马达 • 二、调频调压调电流
• 三、空（轻）载时能在维持转速的时候减少 电流（节能）
• 变频器总体来说用在启动频繁的马达上，节 能效果明显！
• 现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流 控制相媲美，直接转矩控制直接取交流电 动机参数进行控制，其方便准确精度高。
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二、变频器基本原理
• （一） 变频调速的构成
• 要实现变频调速，必须有频率可调的交流 电源，但电力系统却只能提供固定频率的 交流电源，因此需要一套变频装置来完成 变频的任务。历史上曾出现过旋转变频机 组，但由于存在许多缺点而现在很少使用。 现代的变频器都是由大功率电子器件构成
变频器
• 一、变频器概述 • 二、变频器基本原理 • 三、变频器的保护功能 • 四、变频器的干扰及预防措施 • 五、变频器应用
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一、变频器概述
• 三相交流异步电机的结构简单、坚固、运 行可靠、价格低廉，在冶金、建材、矿山、 化工等重工业领域发挥着巨大作用。人们 希望在许多场合下能够用可调速的交流电 机来代替直流电机，从而降低成本，提高 运行的可靠性。如果实现交流调速，每台 电机将节能20%以上，而且在恒转矩条件 下，能降低轴上的输出功率，既提高了电 机效率，又可获得节能效果。
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• 随着电力电子技术的发展，出现了高耐压、大功 率、具有自关断的全控型电力电子器件，它具有 驱动功率小、开关频率高等特点，应用在逆变电 路中可极大提高变频的 性能。
• 脉宽调制（PWM)变频就是把通讯系统中的调制技 术推广应用到交流变频中，可使变频器具有良好 的输出波形，降低了噪声和谐波，提高了系统的 性能。
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• 2.按电压的调制方式分:
• (1) PAM (脉幅调制) 变频器
• 输出电压的大小通过改变直流电压的大小 来进行调制。在中小容量变频器中，这种 方式几近绝迹。
• (2) PWM (脉宽调制) 变频器
• 输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空 比来进行调制。
• 目前普通应用的是占空比按正弦规律安排 的正弦脉宽调制(SPWM)方式。
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一、变频器概述
• （一）变频器的功用 • 变频 器 的 功用是将频率固定(通常为工频
50HZ)的交流点(三相的或单相的)交换成频率 连续可调的三相交流电源。
• 如下图 2. 1所示，变频器的输入端(R,S ,T)接 至频率固定的三相交流电源，输出端(U,V, W) 输出的是频率在一定范围内连续可调的三相 交流电，接至电机。
• 随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化 方向继续发展，第三代电力电子器件是20世纪90年 代制造变频装置的主流产品，中小功率的变频调速 装置(1-1000kw)主要采用IGBT，大功率的变频调速 装置(1000-10000kW)采用GTO器件。
• 20世纪90年代末至今，电力电子器件的发展进入了
的。相对于旋转变频机组，被称为静止式 变频装置，是构成变频调速系统的中心环 节。
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一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电 动机和控制电路3大部分组成，
静止式变频装置的输入是三相式单相恒频、恒压
电源，输出则是频率和电压均可调的三相交流电。 至于控制电路，变频调速系统要比直流调速系统 和其他交流调速系统复杂得多，这是由于被控对 象—感应电动机本身的电磁关系以及变频器的控 制均较复杂所致。因此变频调速系统的控制任务 大多是由微处理机承担。
第四代，如高压IGBT, IGCT, IEGT, SGCT、智能功
率模块IPM等。
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• 2.控制方式
• 变频器用不同的控制方式，得到的调速性 能 、特性及用途是不同的。
• 控制方式大体分为开环控制及闭环控制。 • 开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方
式
• 闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转 矩控制。
在频率变化时仍保持磁通恒定，即实现恒
磁通变频调速，这样，调速时才能保持电 动机的最大转矩不变。
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• （三）变频器的分类 • 1.按变换环节分: • (1)交-交变频器 • 把频率固定的交流电源直接变换成频率可
调的交流电，又称直接式变频器。
• (2)交-直-交变频器
• 先把频率固定的交流电整流成直流电，再 把直流电逆变成频率连续可调的交流电， 又称间接式变频器。