變頻器調(diào)速工作原理

變頻器調(diào)速工作原理傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，由直流電動(dòng)機(jī)占統(tǒng)治地位的局面已經(jīng)受到了猛烈的沖擊。案，例如變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等，由于其性能電子器件〔包括半控型和全控型器件〕的制造技術(shù)、基于電力電子電模集成電路為根底的全數(shù)字化把握技術(shù)等。變頻器的進(jìn)展GTR8位微處理器為把握核心、按壓頻比U/f把握原理實(shí)現(xiàn)異步機(jī)調(diào)速的變頻器，在GTR以根本上為絕緣柵雙極晶體管IGBT更為完善的智能功率模塊IPM，使得變頻器的容量和電壓等級不斷地816位微處理器所替代，32位微處理器或雙CPU，使得變頻器的功能從單一的變頻調(diào)速功能進(jìn)展為含有規(guī)律和智能把握的綜合功能。其接把握的變頻器，使得變頻器不僅能實(shí)現(xiàn)調(diào)速，還可進(jìn)展伺服把握。其進(jìn)展?fàn)顩r可粗略地由以下幾方面來說明。容量不斷擴(kuò)大80年月承受BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了90年月初BJT通用變頻器的容量到達(dá)IGBT，僅三四年的大，通用變頻器的容量將隨之?dāng)U大。構(gòu)造的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化、把握電路承受大規(guī)模集成電路〔LSI〕和全數(shù)字把握技術(shù)、構(gòu)造設(shè)計(jì)上多功能化和高性能化電力電子器件和把握技術(shù)的不斷斷提高，使得通用變頻器的性能不斷提高，功能不斷增加。應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大通用變頻器經(jīng)受了模擬把握、數(shù)?；旌习盐罩钡饺珨?shù)字把握的演化，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增加。目車輛，帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉庫、立體停連續(xù)擴(kuò)大。變頻器的根本構(gòu)造和分類變頻器是利用溝通電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)定子電壓頻率變化成為變頻器的主要形式。變頻器的根本構(gòu)造電路構(gòu)造，變頻器有交-交變頻器和交-直-交變頻器兩種構(gòu)造形式。交-交變頻器交-交變頻器無中間直流環(huán)節(jié)，直接將工頻溝通電變換成頻率、變狀態(tài)，從而獲得變頻變流電壓，交-交變頻器的電壓由整流器的把握角來打算。交-交變頻器由于其把握方式打算了最高輸出頻率只能到達(dá)電源1/3-1/2提高了變頻效率，并能實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。交-交變頻器主要用于大容量、低轉(zhuǎn)速、高性能的同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。交-直-交變頻器交-直-交變頻器，先把工頻溝通電通過整流器變成直流電，然后頻器。因本課題中所用變頻器為交-直-交變頻器，故下面的闡述主要就交-直-交變頻器進(jìn)展。交-直-4-2所示，由主電路〔包括整流//////整流器逆變器~3ФM～中間直流環(huán)節(jié)把握指令把握指令控制電路運(yùn)行指令3.1交-直-交變頻器的根本構(gòu)成整流器 電網(wǎng)側(cè)的變流器是整流器它的作用是把三相〔或單相〕溝通電整流成直流電。逆變器負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。最常見的構(gòu)造形輸出。中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器逆變器的負(fù)載屬于感性負(fù)載，要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件〔電容器或電抗器〕來緩沖。所以中間直流環(huán)節(jié)又稱為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。把握電路把握電路由運(yùn)算電路、檢測電路、把握信號的各種功能。變頻器的分類頻器可分為電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類。電壓型變頻器對于交-直-交變頻器，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)主要承受大電容作為儲(chǔ)能3.2所示：3.2電壓變頻型器電流型變頻器當(dāng)交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)承受大電感作為儲(chǔ)能元件時(shí)，出溝通電流是矩形波或階梯波，稱為電流型變頻器。溝通電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理異步電動(dòng)機(jī)是用來把溝通電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的溝通電動(dòng)機(jī)的一個(gè)品種，通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的相互作用使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。異步溝通電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.3所示為固定電壓下異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。由于該特要說明：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：處于停頓狀態(tài)的異步電動(dòng)機(jī)加上電壓后，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生1.25倍。最大轉(zhuǎn)矩在抱負(fù)狀況下電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)差為S 時(shí)產(chǎn)生的最大m值轉(zhuǎn)矩T。m啟動(dòng)電流：通常啟動(dòng)電流為額定電流的5~6倍。3.3異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線空載電流：電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)產(chǎn)生的電流，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。電動(dòng)狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。再生制動(dòng)狀態(tài)：由于負(fù)載的緣由，使電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)，負(fù)載的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換為電能并反響給電源，異步電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。反接制動(dòng)狀態(tài)：將三相電源中的兩相互換后，旋轉(zhuǎn)磁場的方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，對電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)作用，負(fù)載的機(jī)械能將轉(zhuǎn)換為電能，并消耗于轉(zhuǎn)子電阻上。異步溝通電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速現(xiàn)代溝通調(diào)速傳動(dòng)，主要指承受電子式電力變換器對溝通電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速傳動(dòng)。對于溝通異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速方法很多，其中以變頻調(diào)速性能最好。由電機(jī)學(xué)學(xué)問知道，異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為

n60f1 (4-1)1 p式中，f為供電電源頻率，p為電機(jī)極對數(shù)。1異步電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速為nn1

(4-2)p式中，s為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，

nn 。s1 n轉(zhuǎn)變電動(dòng)機(jī)的供電電源頻率f1運(yùn)行。U/f把握進(jìn)展調(diào)速速把握時(shí)，期望電動(dòng)機(jī)的主磁通保持額定值不變。由電機(jī)理論知道，三相溝通電機(jī)定子每相電動(dòng)勢的有效值為E4.44fNk 1 1 1 N1 m

(3-1)式中E——定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢的有效值；1f——定子頻率；1N——定子每相有效匝數(shù)；1K ——基波繞組系數(shù)；N1φm——每極磁通量。由上式知道，電機(jī)選定，則N為常數(shù)，φ 由E、f共同打算，對1 m 1 1Ef適當(dāng)把握，可保持φ1 1和基頻以上兩種狀況。

為額定值不變，對此，需考慮基頻以下m基頻以下調(diào)速由式3-1，保持E/f=常數(shù)，可保φ 不變，但實(shí)際中E難1 1 m 1壓U E，保持U/f=常數(shù)即可。當(dāng)頻率較低時(shí)，定子漏阻抗壓降不1 1 1 1持氣隙磁通根本不變?；l以上調(diào)速f1N

U1

不能超過額定電壓U ，由式〔3-1〕可知，這將迫使磁通與頻率成反比下降，1N相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的狀況。把基頻以下和基頻以上兩種狀況結(jié)合起來，可得到圖3.4所示的電機(jī)U/f把握特性U恒功率區(qū)實(shí)際運(yùn)行曲線恒轉(zhuǎn)矩區(qū)0 50 f(Hz)3.4U/f把握特性調(diào)整的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF〔VariableVoltageVariableFrequency〕調(diào)速把握。矢量把握U/f把握方式建立于電機(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，因此，動(dòng)