變頻驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)介紹_圖文

1、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)緒論以交流(直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流(直流調(diào)速系統(tǒng),也稱交流(直流電氣拖動(dòng)系統(tǒng)。變頻調(diào)速技術(shù)是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種。目的根據(jù)設(shè)備和工藝的要求通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)速度或輸出轉(zhuǎn)矩改變終端設(shè)備的速度或輸出轉(zhuǎn)矩。意義序號(hào)意義有代表意義的行業(yè)或設(shè)備1節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)2提高產(chǎn)品質(zhì)量機(jī)床、印刷、包裝等生產(chǎn)線3改善工作環(huán)境電梯、中央空調(diào)注:并不是所有的設(shè)備使用調(diào)速裝置后都可以節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流電源輸入終端機(jī)械交流電機(jī)直流調(diào)速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等風(fēng)機(jī)、泵等直流電機(jī)交流調(diào)速裝置交流輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器交、直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)直流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn):控制對(duì)象:直

2、流電動(dòng)機(jī)控制原理簡(jiǎn)單,一種調(diào)速方式性能優(yōu)良,對(duì)硬件要求不高電機(jī)有換向電刷(換向火化電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限電機(jī)易損壞,不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)需定期維護(hù)交流調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn):控制對(duì)象:交流電動(dòng)機(jī)控制原理復(fù)雜,有多種調(diào)速方式性能較差,對(duì)硬件要求較高電機(jī)無(wú)電刷,無(wú)換向火化問(wèn)題電機(jī)功率設(shè)計(jì)不受限電機(jī)不易損壞,適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)基本免維護(hù) 國(guó)內(nèi)調(diào)速技術(shù)現(xiàn)狀(1晶閘管交流器和開(kāi)關(guān)斷器件(DJT、IGBT、VDMOS斬波器供電的直流調(diào)速設(shè)備。隨著交流調(diào)速的發(fā)展,該設(shè)備在縮減,但由于我國(guó)舊設(shè)備改造任務(wù)多,以及它在幾百至一千多kW范圍內(nèi)價(jià)格比交流調(diào)速低得多,所以在短期內(nèi)有一定市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)設(shè)備能滿足需要,部分出口。自行開(kāi)發(fā)的控制器多為模擬控

3、制,近年來(lái)主要采用進(jìn)口數(shù)字控制器配國(guó)產(chǎn)功率裝置。(2IGBT等逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類設(shè)備的市場(chǎng)很大,總?cè)萘空嫉谋壤淮?但臺(tái)數(shù)多,增長(zhǎng)快,應(yīng)用范圍從單機(jī)擴(kuò)展到全生產(chǎn)線,從簡(jiǎn)單的V/f控制到高性能的矢量控制。約有50家工廠和公司生產(chǎn),其中合資企業(yè)占很大比重。(3負(fù)載換流式電流型晶閘管逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在抽水蓄水能電站的機(jī)組起動(dòng),大容量風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)和軋機(jī)傳動(dòng)方面有很大需求。國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造,目前容量最大做到12MW。功率裝置國(guó)內(nèi)配套,自行開(kāi)發(fā)的控制裝置只有模擬式的,數(shù)字裝置需進(jìn)口,自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。(4交-交變頻器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在

4、軋機(jī)和礦井卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)方面有很大需求,臺(tái)數(shù)不多,功率大。主要靠進(jìn)口,國(guó)內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造。目前最大容量做到70008000kW。功率部分國(guó)產(chǎn),數(shù)字控制裝置進(jìn)口,包括開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。1、變頻器變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置。我們常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器可以包括:交流驅(qū)動(dòng)器(驅(qū)動(dòng)交流電機(jī):如異步電機(jī)、同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等,、直流驅(qū)動(dòng)器(驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)兩個(gè)部分。變頻器是VVVF(變壓變頻的簡(jiǎn)易說(shuō)法,國(guó)外的資料一般都叫交流驅(qū)動(dòng)器(AC driver (inverter,很明顯變頻器其實(shí)是交流驅(qū)動(dòng)器的一種。2、變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)(與

5、其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng),降低啟動(dòng)沖擊電流,減少變壓器占有量,確保電機(jī)安全2在機(jī)械允許的情況下可通過(guò)提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3無(wú)級(jí)調(diào)速,調(diào)速精度大大提高4電機(jī)正反向無(wú)需通過(guò)接觸器切換5非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制電機(jī)控制算法電力電子器件V/F控制SCR GTR矢量控制IGBT微機(jī)控制技術(shù)單片機(jī)DSPIGBT大容量化更高速率和容量如:矩陣式變頻器大功率傳動(dòng)使用變頻器,體積大,價(jià)格高未來(lái)發(fā)展方向完美無(wú)諧波PWM技術(shù)SPWM技術(shù)PWM優(yōu)化新一代開(kāi)關(guān)技術(shù)無(wú)速度矢量控制電流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP專用芯片00年代超靜音變頻器開(kāi)始流行

6、解決了GTR噪聲問(wèn)題變頻器性能大幅提升大批量使用,取代直流算法優(yōu)化更大容量更高開(kāi)關(guān)頻率PWM技術(shù)空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小,開(kāi)始在中小功率電機(jī)上使用1實(shí)現(xiàn)變頻器的人工智能化;2開(kāi)發(fā)清潔電能的變頻器;3實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)化;4實(shí)現(xiàn)變頻器硬件的集成化;5實(shí)現(xiàn)變頻器的通信網(wǎng)絡(luò)化和技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化。1.按變換環(huán)節(jié)分類按變換環(huán)節(jié)來(lái)分可以分為交-交直接變頻器和交-直-交 間接變頻器。優(yōu)點(diǎn):沒(méi)有中間環(huán)節(jié),變換效率高。缺點(diǎn):總設(shè)備投資大,交-交變頻器的最大輸出頻率為30HZ ,其應(yīng)用受到限制。1交-交直接變頻器2交-直-交變頻器:整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M 交流直流直流交流控制系統(tǒng)交-直-交變頻器主要有3種結(jié)構(gòu)

7、形式調(diào)壓和調(diào)頻分別在兩個(gè)環(huán)節(jié)上,由控制電路進(jìn)行協(xié)調(diào),但電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)低,輸出諧波大。整流環(huán)節(jié)采用不可控整流,增設(shè)斬波器進(jìn)行調(diào)壓,再用逆變器變頻,克服了功率因數(shù)低的缺點(diǎn),輸出諧波仍大。調(diào)壓和調(diào)頻都在逆變器上進(jìn)行,輸出電壓是一系列脈沖,調(diào)節(jié)脈沖寬度就可以調(diào)節(jié)輸出電壓值,是最好的一種調(diào)壓調(diào)頻方法。2.按直流電路的濾波方式分類交-直-交變頻器中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件可以是電容或是電感,據(jù)此,變頻器分成電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類。輸出交流電壓是矩形波或階梯波,電流波形接近于正弦波中間環(huán)節(jié)是大電容器濾波,使直流側(cè)電壓UD恒定,變頻器的輸出電壓隨之恒定,相當(dāng)于理想的電壓源,稱為交-直-交電壓型變頻器。

8、電流型變頻器輸出交流電流是矩形波或階梯波,電壓波形接近于正弦波中間環(huán)節(jié)是電感很大的電抗器濾波,電源阻抗很大,直流環(huán)節(jié)中的電流I D 可近似于恒定,逆變器輸出電流隨之恒定,相當(dāng)于理想的電流源,稱為交-直-交電流型變頻器。3按控制方式分類電壓頻率比控制變頻器電壓頻率比控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩速度特性,基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí),又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的,通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器轉(zhuǎn)差頻率控制方式是對(duì)電壓頻率比控制的一種改進(jìn),這種控制需要由安裝在電動(dòng)機(jī)上的速度傳感器檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,構(gòu)成速度閉環(huán),速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率,而變頻器的輸出頻率則由電

9、動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與所需轉(zhuǎn)差頻率之和決定。矢量控制變頻器矢量控制是一種高性能異步電動(dòng)機(jī)控制方式,是通過(guò)矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位,以便對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。無(wú)速度傳感器的矢量控制是通過(guò)坐標(biāo)變換處理分別對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,然后通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識(shí)轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,工作可靠,操作方便,但計(jì)算比較復(fù)雜,一般需要專門的處理器來(lái)進(jìn)行計(jì)算。直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)之后的一種新型的交流變頻調(diào)速技術(shù)。它是利用空間電壓矢量PWM(SV

10、PWM通過(guò)磁鏈、轉(zhuǎn)矩的直接控制、確定逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。直接轉(zhuǎn)矩控制還可用于普通的PWM控制,實(shí)行開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制。4按功能分類恒轉(zhuǎn)矩變頻器恒轉(zhuǎn)矩變頻器控制的對(duì)象具有恒轉(zhuǎn)矩特性,在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能等方面要求一般不高,當(dāng)用變頻器實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí),必須加大電動(dòng)機(jī)和變頻器的容量,以提高低速轉(zhuǎn)矩。恒轉(zhuǎn)矩變頻器主要應(yīng)用于擠壓機(jī)、攪拌機(jī)、傳送帶、提升機(jī)等。平方轉(zhuǎn)矩變頻器平方轉(zhuǎn)矩變頻器控制的對(duì)象,在過(guò)載能力方面要求較低,由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比,所以低速運(yùn)行時(shí)負(fù)載較輕,并有節(jié)能的效果。平方轉(zhuǎn)矩變頻器主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、泵類。5按用途分類通用變頻器通用變頻器是指能與普通的籠型異步電動(dòng)機(jī)配套使用,能適應(yīng)

11、各種不同性質(zhì)的負(fù)載,并具有多種可供選擇功能的變頻器。高性能專用變頻器高性能專用變頻器主要應(yīng)用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制要求較高的系統(tǒng),與通用變頻器相比,高性能專用變頻器大多數(shù)采用矢量控制方式,驅(qū)動(dòng)對(duì)象通常是變頻器廠家指定的專用電動(dòng)機(jī)。高頻變頻器在超精密加工和高性能機(jī)械中,常常要用到高速電動(dòng)機(jī),為了滿足這些高速電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求,出現(xiàn)了采用PAM控制方式的高頻變頻器,其輸出頻率可達(dá)到3 kHz。6.按輸出電壓調(diào)制方式分類按輸出電壓的調(diào)制方式分為脈幅調(diào)制(PAM方式和脈寬調(diào)制(PWM方式。(1脈幅調(diào)制可控整流器調(diào)壓,逆變器調(diào)頻,調(diào)壓和調(diào)頻分別在兩個(gè)不同的環(huán)節(jié)上進(jìn)行,控制復(fù)雜,較少采用。(2脈寬調(diào)節(jié)脈寬調(diào)節(jié)(P

12、ulse Width Modulation,PWM方式指變頻器輸出電壓的大小是通過(guò)改變輸出脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)過(guò)程中,逆變器負(fù)責(zé)調(diào)頻調(diào)壓。 1交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式:116011f n n (s (s p=-=-可知,異步電動(dòng)機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法:(1改變定子極對(duì)數(shù)調(diào)速。p (2改變電源頻率調(diào)速。1f (3改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。s調(diào)速方式名稱控制對(duì)象特點(diǎn)變極調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)有級(jí)調(diào)速,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,最多4段速調(diào)壓調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速,調(diào)速范圍窄電機(jī)最大出力能力下降,效率低系統(tǒng)簡(jiǎn)單,性能較差轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速變頻調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)交流同步電動(dòng)機(jī)真正無(wú)級(jí)調(diào)速,調(diào)速范圍寬電機(jī)最大出力能

13、力不變,效率高系統(tǒng)復(fù)雜,性能好可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美早晚發(fā)展時(shí)間交流調(diào)速方式在變頻器出現(xiàn)前同步電機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能,因此只能在定速傳動(dòng)領(lǐng)域使用三相交流鼠籠電機(jī)盡管調(diào)速性能不佳,但其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、經(jīng)久耐用且價(jià)格低廉還是在一些性能較低的傳動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)使用2變頻調(diào)速的條件三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)E 1的表達(dá)式為:E 1=4.441N 1K N1m =U 1+U式中:E 1定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值N 1 定子每相繞組的匝數(shù)K N1定子繞組的繞組系數(shù),K N1<11 定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率,即電源的頻率m 主磁通可見(jiàn):E 11m將U 忽略,則E 1U 11m定子電壓漏阻抗壓降當(dāng)U1 E1=co

14、nst時(shí),由E1U11m知,1m電動(dòng)機(jī)磁路過(guò)飽和,導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流,電動(dòng)機(jī)因繞組過(guò)熱而損壞。當(dāng)U1 E1=const時(shí),由E1U11m知,1 m,鐵芯利用不充分,同樣的轉(zhuǎn)子電流下,電磁轉(zhuǎn)矩T ,電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力下降,電動(dòng)機(jī)的容量得不到充分利用。因此,為維持電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變,必須使主磁通m=const,即U11= constE 11=結(jié)論:變頻調(diào)速的條件是主磁通m保持不變3基頻以下恒磁通(恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速m U11= constE 11=為保持主磁通不變,必須在變頻的同時(shí)變壓,使得壓頻比為一常數(shù)。因?yàn)樽冾l的同時(shí)還要改變電壓,所以稱為V/F 控制,也稱為VVVF。一般頻率是從額定頻率f1N向下

15、調(diào),所以需要同時(shí)降低電源電壓。4基頻以上恒功率(恒電壓變頻調(diào)速當(dāng)f1>f1N時(shí),U1=const,f m(屬于弱磁調(diào)速電磁轉(zhuǎn)矩TP不變,屬于恒功率調(diào)速。額定頻率以上調(diào)頻時(shí),理想空載轉(zhuǎn)速增大,最大轉(zhuǎn)矩大幅減小。最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差 n幾乎不變,但由于最大轉(zhuǎn)矩減小很多,所以機(jī)械特性斜度加大,特性變軟。2.PWM控制技術(shù)PWM (Pulse Width Modulation 脈寬調(diào)制型,就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖列,用這些脈沖列代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖,使各脈沖的等值電壓為正弦波狀,由此所獲得的輸出

16、平滑且低次諧波較少。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制,既可改變逆變電路輸出電壓的大小,也可以改變輸出頻率。SPWM(Sinusoidal PWM正弦波脈寬調(diào)制型,SPWM控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖,用這些脈沖來(lái)代替正弦波所需要的波形。SPWM控制技術(shù)的思想來(lái)源于通信領(lǐng)域,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于變頻技術(shù)領(lǐng)域。面積等效原理是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。原理內(nèi)容:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。效果基本相同,是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如果把各輸出波形用傅里葉變換分析,則其低頻段非常

17、接近,僅在高頻段略有差異。 用PWM波代替正弦半波將一個(gè)正弦半波分成N等份,每一份可看作是一個(gè)脈沖,很顯然這些脈沖寬度相等,都等于/N,但幅值不等,脈沖頂部為曲線,各脈沖幅值按正弦規(guī)律變化。把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替,使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合,且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積(沖量相等,這就是PWM波形。對(duì)于正弦波的負(fù)半周,也可以用同樣的方法得到PWM波形。脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形,也稱SPWM(Sinusoidal PWM波形。PWM波形可分為等幅PWM波和不等幅PWM波兩種,由直流電源產(chǎn)生的PWM波通常是等幅PWM波

18、?；诘刃娣e原理,PWM波形還可以等效成其他所需要的波形,如等效所需要的非正弦交流波形等。計(jì)算法根據(jù)逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù),將PWM波形中各脈沖的寬度和間隔準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái),按照計(jì)算結(jié)果控制逆變電路中各開(kāi)關(guān)器件的通斷,就可以得到所需要的PWM波形,這種方法稱之為計(jì)算法。計(jì)算法是很繁瑣的,當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí),結(jié)果都要變化。調(diào)制法把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào),把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波,通過(guò)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波,其中等腰三角波應(yīng)用最多。單相橋式PWM 逆變電路(調(diào)制法電路工作過(guò)程工作時(shí)V 1和V 2通

19、斷互補(bǔ),V 3和V 4通斷也互補(bǔ),比如在u o 正半周,V 1導(dǎo)通,V 2關(guān)斷,V 3和V 4交替通斷。負(fù)載電流比電壓滯后,在電壓正半周,電流有一段區(qū)間為正,一段區(qū)間為負(fù)。在負(fù)載電流為正的區(qū)間,V 1和V 4導(dǎo)通時(shí),u o =U d 。V 4關(guān)斷時(shí),負(fù)載電流通過(guò)V 1和VD 3續(xù)流,u o =0。在負(fù)載電流為負(fù)的區(qū)間,仍為V 1和V 4導(dǎo)通時(shí),因i o 為負(fù),故i o 實(shí)際上從VD 1和VD 4流過(guò),仍有u o =U d 。V 4關(guān)斷,V 3開(kāi)通后,i o 從V 3和VD 1續(xù)流,u o =0。u o 總可以得到U d 和零兩種電平。在u o 的負(fù)半周,讓V 2保持通態(tài),V 1保持?jǐn)鄳B(tài),V 3

20、和V 4交替通斷,負(fù)載電壓u o 可以得到-U d 和零兩種電平。u r u c uOw t Ow t u o u of u o U d-U d交流電交流電頻率和電壓可調(diào)的交流電變頻器的基本構(gòu)成變頻器結(jié)構(gòu)外殼:防塵、隔離。散熱片:大功率器件的散熱。散熱風(fēng)扇:變頻器的通風(fēng)散熱。控制主板:變頻器的控制中心,控制觸發(fā)脈沖產(chǎn)生。主電路模塊:交-直-交變換。電源、隔離、驅(qū)動(dòng)電路板:提供主板及其它電路板的直流電源、隔離變頻器外部控制信號(hào)、放大主板產(chǎn)生的脈沖的功率。顯示屏:編程、運(yùn)行、報(bào)警、維護(hù)顯示。操作鍵盤:編程錄入、運(yùn)行控制。外端子:連接外部輸入信號(hào)、連接負(fù)載、報(bào)警、監(jiān)測(cè)等裝置。交直交變頻器主電路整流電

21、路限流電阻濾波均壓電源指示制動(dòng)電阻制動(dòng)開(kāi)關(guān)管逆變電路續(xù)流管整流電路VD1VD6組成三相不可控整流橋,將交流電變成513V的直流電,整流橋集成電路模塊如圖。 濾波電路:濾波電容器C有兩個(gè)功能:一是濾平全波整流后的電壓F紋波;二是當(dāng)負(fù)載變化時(shí),使直流電壓保持平穩(wěn)。 電源指示HL:HL除了表示電源是否接通以外,還有一個(gè)十分重要的功能,即在變頻器切斷電源后,表示濾波電容器C上的電F荷是否已經(jīng)釋放完畢。能耗電路電機(jī)在工作頻率下降中,異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將可能超過(guò)此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速(n=60f/P而處于再生制動(dòng)(發(fā)電狀態(tài),拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將反饋到直流電路中使直流母線(濾波電容兩端電壓UD 不斷上升(即所說(shuō)的泵升電

22、壓,這樣變頻器將會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù),甚至可能損壞變頻器,因而需將反饋能量消耗掉,制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。制動(dòng)單元由開(kāi)關(guān)管VTB 與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成,其功能是用來(lái)控制流經(jīng)RB 的放電電流IB電動(dòng)和制動(dòng)運(yùn)行 單管IGBTIGBT 單管:IGBT ,封裝較模塊小,電流通常在100A 以下逆變電路逆變管VT1VT6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、電壓都可調(diào)的交流電,是變頻器的核心部分。常用逆變模塊有:GTR 、BJT 、GTO 、IGBT 、IGCT 等,一般都采用模塊化結(jié)構(gòu)有2單元、4單元、6單元。IGBT模塊:就是將多個(gè)IGBT集成封裝在一起。目前市場(chǎng)上15kW以上變頻器使用的是150A/200A

23、/300A/400A/450A的兩單元IGBT模塊或100A/150A的三相逆變IGBT 模塊。全橋IGBT 單橋IGBT集成整流橋+制動(dòng)單元(PFC+三相逆變(IGBT橋 15kW以下小功率變頻器多采用25A/50A/75A的PIM模塊。PIM結(jié)構(gòu)包括三相全波整流和67個(gè)IGBT單元,即變頻器的主回路全部封裝在一個(gè)模塊內(nèi),在中小功率變頻器上(15kW以下均使用PIM 模塊以降低成本。功率集成模塊PIM智能功率模塊IPM智能IPM模塊將IGBT、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路集成化成功率器件,用電流傳感功能芯片,對(duì)過(guò)流和短路進(jìn)行保護(hù)。IPM有四種電路形式:單管封裝(H,雙管封裝(D,六合一封裝(C,七合一封裝(R。由于IPM通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗都比較低,可使散熱器減小,因而整機(jī)尺寸亦可減小,又有自保護(hù)能力,國(guó)內(nèi)外55KW以下的變頻器多數(shù)采用IPM模塊。IPM有:短路保護(hù)(SC,過(guò)流保護(hù)(OC,欠壓保護(hù)(UV,過(guò)熱保護(hù)(OT,過(guò)壓保護(hù)(OV等。IGBT驅(qū)動(dòng)電路過(guò)流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)欠壓保護(hù) 變頻器的結(jié)構(gòu) 變頻器電路組成控制電路控制電路作用是為主電路提供所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào),此外,還包括對(duì)電流、電壓、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)的