變頻器的逆變電路和電壓補(bǔ)償原理圖解分析

變頻器1.說明變頻器工作原理2.說明西門子變頻器的使用方法3.檢索控制方案的電路原理圖

主要任務(wù)

變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。

變頻器簡(jiǎn)介

變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能，應(yīng)用了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，價(jià)格昂貴但性能良好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜但使用簡(jiǎn)單。

不只是用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，而是廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，各種各樣的功率、外形、體積、用途等都有。隨著技術(shù)的發(fā)展，成本的降低，變頻器一定還會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

變頻器簡(jiǎn)介

變頻器工作原理主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分。

變頻器主要組成：

濾波

制動(dòng)單元

驅(qū)動(dòng)單元

檢測(cè)單元

微處理單元

整流（交流變直流）

逆變（直流變交流）

說明變頻器工作原理IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。

把三相交流電變換為直流電（DC），然后再把直流電變換為三相或單相交流電（AC）。

變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，

說明變頻器工作原理

BOP是基本操作面板，英文全稱BasicOperationpanel。

BOP可以改變變頻器的各個(gè)參數(shù)。為了利用BOP設(shè)定參數(shù)，必須首先拆下狀態(tài)顯示屏(SDP)，并裝上（BOP）。BOP

具有7

段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號(hào)和數(shù)值，報(bào)

警和故障信息，以及設(shè)定值和實(shí)際值。參數(shù)的信息不能用BOP

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BOP簡(jiǎn)介

說明使用西門子變頻器使用方法

逆變電路

io波形隨負(fù)載而異，若是感性負(fù)載，當(dāng)V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量，VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋，VD1、VD2使io連續(xù)，起反饋或續(xù)流作用。

逆變電路uUN′為負(fù)載到電源中點(diǎn)N′的電壓uuv=uUN′

-uVN′

uuN=uUN′

-uNN′

逆變電路uuv=uUN′

-uVN′

uuN=uUN′

-uNN′

uUN′為負(fù)載到電源中點(diǎn)N′的電壓

U／f控制意義：

表示變頻器的輸出電壓和輸出頻率同步的成比例的變化。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，如果電壓一定而只降低頻率，那么電動(dòng)機(jī)的磁通就過大，磁回路飽和，激磁電流上升，嚴(yán)重時(shí)將燒壞電動(dòng)機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例的變化，即使電動(dòng)機(jī)的磁通一定。V-F控制的原理：

是產(chǎn)生一個(gè)震蕩頻率的電路叫做壓控震蕩器，是一個(gè)壓敏電容，當(dāng)受到一個(gè)變化的電壓時(shí)候它的容量會(huì)變化，變化的電容引起震蕩頻率的變化，產(chǎn)生變頻。把這個(gè)受控的頻率用于控制輸出電壓的頻率，使得受控的電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。U/F控制

磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速方程為no=——

，轉(zhuǎn)差率為S=——S=——=1-——n=（1-s）*no=————e=-——

U/F控制60fpno-nnono-nnonon60f(1-s)pdtdΨ

由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，=-N——dΦ

dt假設(shè)Φ=Φm*sin（ωt）

e=-jωΦmNcos（ωt）

e

=-j(2π/根號(hào)2)fΦNcos（ωt）寫成相量形式，è=ù=-j4.44fΦN

U/F控制è=ù=-j4.44fΦN移項(xiàng)得Φ=U/(4.44K*f*N)電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)都是按照一定的磁通量設(shè)計(jì)的，即T=N*Φ*I*cosφ

把所有公式總結(jié)起來(lái)，另外，電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)都是按照一定的磁通量設(shè)計(jì)的，即T=K*Φ*I*cosφ

(T為電機(jī)轉(zhuǎn)矩，cosφ為功率因數(shù))

n=60f(1-s)/p

T=K*Φ*I*cosφ

Φ=U/(4.44K*f*N)由公式所知，若f↑，Φ↓，T↓，嚴(yán)重時(shí)電機(jī)停止，若f↓，Φ↑，磁通過大時(shí)，磁回路飽和，激磁電流上升，導(dǎo)致鐵損急劇增加，功率因數(shù)下降，產(chǎn)生很大的尖峰電流，嚴(yán)重時(shí)將燒壞電動(dòng)機(jī)。必須保證Φ為恒定，必須保證u/f為一個(gè)常量。U/f=4.44K*N*Φ(常數(shù))

U/F控制

U/F控制基頻以下變頻調(diào)速的機(jī)械特性曲線noNnoanobnocTn

fN>fa>fb>

fcfNfafbfcT=3nU2

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sRr2πf[(sRS+Rr)2+s2(2πf)2(Ls+Lr)2]機(jī)械特性方程：f=pnO電機(jī)在基頻下一般采用恒轉(zhuǎn)矩控制。當(dāng)f(頻率)↑時(shí)，n(轉(zhuǎn)速)↑,I(電流)不變，U(電壓)↑，P(輸出功率)↑，U/f不變，T(轉(zhuǎn)矩)不變。圖像上，當(dāng)f(頻率)↑時(shí)，圖像向下平移，f(頻率)越低，Tm(最大轉(zhuǎn)矩)越小。當(dāng)太小時(shí)，限制電機(jī)帶載能力。適當(dāng)提高電壓(定子降壓補(bǔ)償)，可以增強(qiáng)帶載能力。補(bǔ)償定子降壓后補(bǔ)償定子降壓前

U/F控制Tn基頻以上變頻調(diào)速的機(jī)械特性曲線noNnoanobnocfbfcfafNfN<fa<fb<

fc當(dāng)在基頻以上進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，當(dāng)n↑，Tm(最大轉(zhuǎn)矩)↓，機(jī)械特性曲線上移，基本形狀不變。而當(dāng)f(頻率)

↑,由于U不變，Φ(氣隙磁通)

↓(Φ=U/(4.44K*f*N)

)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩減小，但同時(shí)n(轉(zhuǎn)速)↑，可以認(rèn)為輸出功率不變，所以，基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。T=3nU2

——————————————————sRr[(sRS+Rr)2+s