DN01(新27)第一章變頻器的主電路2

PAGEPAGE20變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)講座張燕賓（0717－6833317zyanbin@）變頻本來 不姓變頻本來 不姓“節(jié)”1．1開發(fā)變頻器的初衷1．1．1異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很突出圖1－1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）1．圖1－1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）（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1－2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造圖1－2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)子繞組圖1－3三相交流異步電動(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2圖1－3三相交流異步電動(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 （1）異步電動(dòng)機(jī)是怎樣旋轉(zhuǎn)起來的？

（2）基本公式 n0—同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 n0＝f—電流的頻率；p—磁極對(duì)數(shù)； nM—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。Δn＝n0－nM —轉(zhuǎn)差s＝＝ —轉(zhuǎn)差率p2pn0nMΔns備注12300029001000.0335.5～7.5kW2930700.02311～18.5kW2970300.0145～160kW2415001460400.02711～15kW1470300.0218.5～30kW1480200.01337～315kW361000960400.043～5.5kW970300.037.5～30kW980200.0237～250kW

1．1．2異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)也很突出圖1－4生產(chǎn)機(jī)械對(duì)無級(jí)調(diào)速的要求舉例1．生產(chǎn)機(jī)械對(duì)無級(jí)調(diào)速的要求圖1－4生產(chǎn)機(jī)械對(duì)無級(jí)調(diào)速的要求舉例2．異步電動(dòng)機(jī)難以無級(jí)調(diào)速（1）調(diào)pp12345n0300015001000750600（2）調(diào)轉(zhuǎn)子電阻圖1－5調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻的調(diào)速

1．1．3異步電動(dòng)機(jī)的世紀(jì)之夢(mèng)圖1－5調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻的調(diào)速圖1－6圖1－6變頻可以調(diào)速

1．2電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換過程1．2．1 電動(dòng)機(jī)輸入電功率的過程（能量載體—定子電路）圖1－7定子取用電功率的電路圖1－7定子取用電功率的電路a）電動(dòng)機(jī)輸入電能b）三相電路示意圖c）單相電路示意圖

2．反電動(dòng)勢(shì)圖1－8反電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)與相關(guān)因素a）線圈的自感電動(dòng)勢(shì)b）定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)c）相關(guān)因素e圖1－8反電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)與相關(guān)因素a）線圈的自感電動(dòng)勢(shì)b）定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)c）相關(guān)因素圖1－8定子繞組的等效電路a）主磁通和漏磁通b）等效電路圖1－8定子繞組的等效電路a）主磁通和漏磁通b）等效電路 ＝－＋

圖1－9拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡1．2．2電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能的過程（能量載體—圖1－9拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡 1．作功要點(diǎn)2． 轉(zhuǎn)矩平衡方程TM＞TL＋T0→n↑ TM＜TL＋T0→n↓TM＝TL＋T0→n＝C1．2．3定、轉(zhuǎn)子傳遞能量的過程（能量載體—磁路）圖1－10異步電動(dòng)機(jī)的磁路a）電動(dòng)機(jī)的磁路b）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)圖1－10異步電動(dòng)機(jī)的磁路a）電動(dòng)機(jī)的磁路b）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)2．轉(zhuǎn)子的等效電路圖1－11轉(zhuǎn)子的等效變換電路a）多相電路b）三相等效c）靜止等效電路圖1－11轉(zhuǎn)子的等效變換電路a）多相電路b）三相等效c）靜止等效電路圖1－1圖1－12磁動(dòng)勢(shì)的平衡a）轉(zhuǎn)子等效電路b）磁動(dòng)勢(shì)的平衡 ＝－＋＝－＋1．2．4電動(dòng)機(jī)的等效電路圖1－13電動(dòng)機(jī)的等效電路圖1－13電動(dòng)機(jī)的等效電路2．能量傳遞小結(jié)圖1－14圖1－14能量傳遞小結(jié)休息15分鐘

1．3交－直－交變頻器的構(gòu)成及演變百年懷胎盼開關(guān)！1．3．1交－直－交變頻器的結(jié)構(gòu)與原理百年懷胎盼開關(guān)！圖1－15圖1－15交－直－交變頻器框圖2．單相逆變橋圖1－1圖1－16單相逆變橋原理a）V1、V2導(dǎo)通b）負(fù)載所得電壓波形c）V3、V4導(dǎo)通3．三相逆變橋 3．變頻方法3．變頻方法

3．變頻方法圖1－1圖1－17變頻方法a）交替導(dǎo)通b）頻率較高c）頻率較低4．圖1－1圖1－18三相逆變橋a）三相逆變電路b）輸出電壓波形4．三相逆變橋

1．3．2逆變器件的條件與發(fā)展圖1－19逆變器件承受的電壓和電流圖1－19逆變器件承受的電壓和電流（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1－20圖1－20SCR逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形

（2）普及歸功GTR（BJT）圖1－21圖1－21GTR逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形（3）提高全靠IGBT圖1－2圖1－22IGBT逆變ａ）逆變電路ｂ）電壓波形ｃ）電流波形

變頻變壓為哪般？1．4變頻變壓為哪般？1．4．1電動(dòng)機(jī)變頻時(shí)出現(xiàn)的新問題圖1－23圖1－23頻率下降出現(xiàn)的新問題

2．磁通增大的后果圖1－2圖1－24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3．保持磁通不變的途徑圖1－25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（1）圖1－25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

（2）定量地看（從電動(dòng)勢(shì)的角度）∵ E1＝KEfΦ1 Φ1＝KΦ∴ ＝C→Φ1＝C頂替辦法：＝C→Φ1≈C設(shè) kf＝ kU＝則 kU＝kf →Φ1≈C∴變頻的同時(shí)也要變壓，變頻器常稱為VVVF。kU＝kf 時(shí)，電壓與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系fXkf＝fX／fNUX＝kUUN50Hz1.0380V40Hz0.8304V30Hz0.6228V20Hz0.4152V10Hz0.276V5Hz0.138V

1．4．2變頻又變壓的具體方法1．ＰＷＭ（脈寬調(diào)制）圖1－2圖1－26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（ＳＰＷＭ）圖1－27正弦脈寬調(diào)制圖1－27正弦脈寬調(diào)制a）電壓波形b）電流波形圖1－28圖1－28單極性脈寬調(diào)制a）頻率較高b）頻率較低（2）雙極性調(diào)制圖1－29雙圖1－29雙極性脈寬調(diào)制a）雙極性調(diào)制的波形b）雙極性調(diào)制的工作特點(diǎn)圖1－圖1－30變頻器的輸出電壓

高壓整流高壓整流有特色！1．5．1整流與濾波電路1．濾波電路的特點(diǎn)圖1－3圖1－31整流及濾波電路a）低壓整流濾波電路b）變頻器整流濾波電路（1）不能用π形濾波（2）濾波電容須均壓

圖1－32圖1－32合上電源時(shí)的充電過程a）低壓直接充電b）變頻器直接充電c）加入限流電阻3．直流電源指示為安全圖1－3圖1－33直流電路的電源指示

休息15分鐘

“有來有去“有來有去”好交換！1．逆變電路的結(jié)構(gòu)與輸出電壓圖1－34圖1－34逆變電路及其輸出電壓圖1－3圖1－35R、L電路的復(fù)習(xí)

3．逆變電路的電流路徑圖１－36電動(dòng)機(jī)狀態(tài)a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖（1）電動(dòng)機(jī)狀態(tài)《nM＜圖１－36電動(dòng)機(jī)狀態(tài)a）空載示意圖b）矢量圖c）電路圖圖1－37發(fā)電機(jī)狀態(tài)a）重載示意圖b）矢量圖c）電路圖（2）發(fā)電機(jī)狀態(tài)（nM＞圖1－37發(fā)電機(jī)狀態(tài)a）重載示意圖b）矢量圖c）電路圖

4．關(guān)于異步發(fā)電機(jī)圖1－38各種發(fā)電機(jī)a）直流發(fā)電機(jī)b）圖1－38各種發(fā)電機(jī)a）直流發(fā)電機(jī)b）同步發(fā)電機(jī)c）異步發(fā)電機(jī)圖1－39圖1－39電流矢量圖a）電動(dòng)機(jī)矢量圖b）發(fā)電機(jī)矢量圖輸入電流輸入電流為啥名堂多？1．6．1輸入電流為啥比輸出電流小？ 1．概述圖1－圖1－40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、輸出電流圖1－41圖1－41電動(dòng)機(jī)的電流a）變壓器的輸出電流b）變頻器的輸出電流3．頻率下降時(shí)各部分的功率與電流圖1－4圖1－42各部分電流的變化規(guī)律功率名稱計(jì)算公式頻率下降時(shí)的特點(diǎn)功率減小原因負(fù)載功率PLTLnL／9550TL不變，nL下降nL下降電動(dòng)機(jī)輸出功率PM2TMnM／9550TM不變，nM下降nM下降電動(dòng)機(jī)輸入功率PM1UMIMcosφ1IM不變，UM下降UM下降直流回路功率PDUDIDUD不變，ID減小ID減小變頻器輸入功率PSUSISλUS不變，IS減小IS減小圖1－43整流及濾波后的電壓波形a）三相交流電壓b）整流及濾波后波形圖1－43整流及濾波后的電壓波形a）三相交流電壓b）整流及濾波后波形1．整流及濾波后的電壓波形 2．低頻帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的電壓波形圖圖1－44低頻帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的電壓波形a）電壓波形b）輸出電流波形

圖1－45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1．6．3輸入電流圖1－45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 1．輸入電流的波形及其頻譜圖1－46滯后電流與諧波電流的功率a）滯后電流的功率b）圖1－46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