新17變頻器的主電路

1、變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)講座張燕賓（07176833317zyanbin）為什么要開發(fā)變頻器？第1章 變頻器的主電路11 三相交流異步電動(dòng)機(jī)簡介圖11籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造a）外形b）定子c）轉(zhuǎn)子（短路繞組）111三相交流異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和原理1籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) 2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)圖12繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造a）外形與接線b）轉(zhuǎn)子繞組3旋轉(zhuǎn)原理圖13三相交流異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理a）三相交變電流b）三相繞組c）旋轉(zhuǎn)原理4基本公式n0同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。n0f電流的頻率；p磁極對數(shù)；nM轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。nn0nM轉(zhuǎn)差s轉(zhuǎn)差率ns n0nMn0nn0s n0n0（1s）(

2、1s) p2pn0nMns備 注12300029001000.0335.57.5kW2930700.0231118.5 kW2970300.0145160 kW2415001460400.0271115 kW1470300.0218.530 kW1480200.01337315 kW361000960400.0435.5 kW970300.037.530 kW980200.0237250 kW圖14生產(chǎn)機(jī)械對無級調(diào)速的要求舉例112生產(chǎn)機(jī)械對無級調(diào)速的要求圖15變頻可以調(diào)速113變頻可以無級調(diào)速 fX(Hz)n0X(r/min)fX(Hz)n0X(r/min)50150050150025750

3、7522505150100300012電動(dòng)機(jī)在能量轉(zhuǎn)換中的作功過程異步電動(dòng)機(jī)在能量轉(zhuǎn)換過程中須克服哪些阻礙作用？121電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)取用電功率時(shí)的作功過程圖16定子取用電功率的電路a）定子繞組b）三相電路示意圖c）單相電路示意圖d）繞組的電動(dòng)勢1能量的載體電動(dòng)機(jī)的定子電路2作功要點(diǎn)作用的一方：電源電壓U1反作用的一方：定子繞組的反電動(dòng)勢E1作功的標(biāo)志：電路內(nèi)有電流I1圖17定子繞組的等效電路a）主磁通和漏磁通b）等效電路與電動(dòng)勢平衡3定子繞組的等效電路與電動(dòng)勢平衡方程122轉(zhuǎn)子從定子側(cè)吸收能量的作功過程圖18異步電動(dòng)機(jī)的磁路a）定子電流的合成磁場b）定子磁動(dòng)勢c）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的去磁作用1能量的載體

4、電動(dòng)機(jī)的磁路2作功要點(diǎn)作用的一方：定子繞組的磁動(dòng)勢I1N1反作用的一方：轉(zhuǎn)子繞組的磁動(dòng)勢I2N1作功的標(biāo)志：磁路內(nèi)有磁通1圖19轉(zhuǎn)子的等效電路a）籠形轉(zhuǎn)子b）轉(zhuǎn)子電路c）等效轉(zhuǎn)子d）等效靜轉(zhuǎn)子e）輸出機(jī)械能f）一相等效電路3轉(zhuǎn)子的等效電路圖110磁動(dòng)勢的平衡a）磁動(dòng)勢的平衡b）電流平衡c）電流矢量圖4磁動(dòng)勢的平衡123負(fù)載得到機(jī)械能時(shí)的作功過程圖111拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡1能量的載體機(jī)械的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)2作功要點(diǎn)作用的一方：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TMKTI2 1cos2反作用的一方：負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩TL作功的標(biāo)志：拖動(dòng)系統(tǒng)以一定的轉(zhuǎn)速nM（nL）運(yùn)行124小結(jié)圖112能量傳遞小結(jié)休息10分鐘13交直交變頻器的構(gòu)

5、成及演變異步電動(dòng)機(jī)發(fā)明于19世紀(jì)八十年代，變頻器成功于20世紀(jì)八十年代。為什么期盼了近百年？131交直交變頻器的結(jié)構(gòu)與原理圖113 交直交變頻器框圖1基本框圖2單相逆變橋圖114 單相逆變橋原理a）單相逆變橋電路b）負(fù)載所得電壓波形3三相逆變橋3變頻方法3變頻方法3變頻方法圖115變頻方法a）頻率較高b）頻率較低4圖116 三相逆變橋a）三相逆變電路b）輸出電壓波形4三相逆變橋132逆變器件的條件與發(fā)展圖117 逆變器件承受的電壓和電流1逆變器件的條件（1）能承受足夠大的電壓和電流。（2）允許長時(shí)間頻繁地接通和關(guān)斷。（3）接通和關(guān)斷的控制必須十分方便。2逆變器件的發(fā)展圖118SCR逆變）逆變電

6、路 ）電壓波形 ）電流波形（1）起步始于晶閘管（2）普及歸功GTR（BJT）圖119GTR逆變）逆變電路 ）電壓波形 ）電流波形 （3）提高全靠IGBT圖120 IGBT逆變）逆變電路 ）電壓波形 ）電流波形變頻的同時(shí)為什么還要變壓？14變頻器的輸出電壓與頻率141變頻調(diào)速出現(xiàn)的新問題 圖121頻率下降出現(xiàn)的新問題1從能量關(guān)系看主磁通的變化2從反電動(dòng)勢看主磁通的變化E1KEfX11KF3磁通增大的后果圖122勵(lì)磁電流和飽和程度的關(guān)系a）簡單磁路b）磁路在不飽和段c）磁路在深度飽和段圖123保持磁通不變的途徑a）頻率下降的結(jié)果b）變頻也要變壓3保持磁通不變的途徑（1）從能量角度看（2）從電動(dòng)勢的

7、角度看E1KEf1C1C即E1XCfX1C頂替辦法：C1C設(shè)kfkU則kUkf1C變頻的同時(shí)也要變壓，變頻器常稱為VVVF。kUkf時(shí)，電壓與頻率的對應(yīng)關(guān)系fXfXfNUX50 Hz1.0380V40 Hz0.8304V30 Hz0.6228V20 Hz0.4152V10 Hz0.276V5 Hz0.138V142變頻又變壓的具體方法1（脈寬調(diào)制）圖124 脈寬調(diào)制a）電路框圖b）頻率較高c）頻率較低2正弦脈寬調(diào)制（）圖125 正弦脈寬調(diào)制a）電壓波形b）電流波形3正弦脈寬調(diào)制的實(shí)現(xiàn)圖126 單極性脈寬調(diào)制a）頻率較高b）頻率較低（1）單極性調(diào)制（2）雙極性調(diào)制圖127 雙極性脈寬調(diào)制整流濾波

8、 不普通15交直交變頻器的主電路151整流與濾波電路1濾波電容要均壓 圖128 整流及濾波電路 2充電過程要限流圖129合上電源時(shí)的充電過程a）直接充電b）加入限流電阻3直流電源指示為安全圖130直流電路的電源指示休息10分鐘152逆變電路逆變器件旁邊為什么要反并聯(lián)二極管?1逆變電路的結(jié)構(gòu)與輸出電壓圖131逆變電路及其輸出電壓2R、L電路的復(fù)習(xí)圖132R、L電路的復(fù)習(xí)3逆變電路的電流路徑圖33 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖d）電壓、電流曲線（1）電動(dòng)機(jī)狀態(tài)nMn0（2）發(fā)電機(jī)狀態(tài)（nMn0）圖134發(fā)電機(jī)狀態(tài)a）重載示意圖b）矢量圖c）電路圖d）電壓、電流曲線4逆變橋輸出的禁忌

9、圖135輸入、輸出不允許接錯(cuò)a）電源接至輸出側(cè)b）接錯(cuò)的后果（1）主電路的輸入、輸出不允許接錯(cuò)圖136輸出側(cè)接電容器的后果（2）輸出側(cè)不能接電容器變頻器的輸入電流為什么小于輸出電流？153主電路各部分的電流1概述圖137變壓器與變頻器的輸入、輸出電流a）變壓器的輸入、輸出電流b）變頻器的輸入、輸出電流2變頻器的輸出電流圖138電動(dòng)機(jī)的電流由圖知，變頻器輸出電流的大小取決于負(fù)載的輕重。3頻率下降時(shí)各部分的功率與電流圖139 各部分電流的變化規(guī)律變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)究竟是高還是低？16變頻器的功率因數(shù)圖140 輸入電流的波形及其諧波分析a）輸入電流的形成b）輸入電流c）輸入電流的頻諳分析161變頻器的輸入電流 162功率因數(shù)的完整定義圖141 滯后電流與諧波電流的功率a）滯后電流的功率b）5次諧波電流的功率1功率因數(shù)的兩個(gè)方面2功率因數(shù)的公式cos式中，全功率因數(shù)；有功功率，kW；視在功率，kVA；cos位移因數(shù)；電流的畸變因數(shù)，等于電流基波分量