第1讲-变频器原理及应用

1、变频器原理与应用（第2版）1孙孙 颖颖变频器原理与应用（第2版）2 变频器原理及应用变频器原理及应用课课 程程变频器原理与应用（第2版）3课程名称课程名称: :变频器原理及应用变频器原理及应用学学 时：时：26h=20h+6h26h=20h+6h （理论学时（理论学时20h20h；实验学时；实验学时6h6h）学学 分：分：1.51.5学分学分先修课程：先修课程：电路分析电路分析、电机与拖动电机与拖动 电力电子技术电力电子技术等等适用专业：自动化适用专业：自动化考核方法：平时考核方法：平时+ + 实验实验+ + 试卷试卷变频器原理与应用（第2版）41 1、课程性质：、课程性质： 必修课、是一门应

2、用性极强的必修课、是一门应用性极强的专业课程专业课程；与；与PLCPLC控制技术、交直流调速系统等专业课有横向联系。控制技术、交直流调速系统等专业课有横向联系。2 2、课程任务、课程任务： 掌握变频器结构、功能和工作原理；掌握变频器结构、功能和工作原理； 掌握变频器参数选择，安装调试的基本技能；掌握变频器参数选择，安装调试的基本技能； 掌握设计变频调速系统的基本方法；掌握设计变频调速系统的基本方法；课程的性质和任务：课程的性质和任务：变频器原理与应用（第2版）5本课程的主要内容本课程的主要内容第第1 1章章 概述概述第第2 2章章 变频器常用电力电子器件变频器常用电力电子器件第第3 3章章 交

3、交- -直直- -交变频技术交变频技术第第4 4章交章交- -交变频技术交变频技术第第5 5章章 高（中）压变频器高（中）压变频器第第6 6章章 变频器的组成与功能变频器的组成与功能第第7 7章章 变频器拖动系统变频器拖动系统第第8 8章章 变频器的控制方法变频器的控制方法第第9 9章章 变频调速系统的选择与操作变频调速系统的选择与操作第第1010章章 变频器的安装与维护变频器的安装与维护第第1111章章 变频器应用实例变频器应用实例变频器原理与应用（第2版）6主要参考书主要参考书教材：教材：变频器原理及应用变频器原理及应用 （第（第2版）机械工业出版社，版）机械工业出版社，2009.7参考书

4、：参考书：1. 何超何超 交流变频调速技术交流变频调速技术（第（第2版）北京航空航天大学版）北京航空航天大学出版社，出版社，20122. 魏召刚魏召刚 工业变频器原理及应用工业变频器原理及应用 电子工业出版社，电子工业出版社，2006。3原魁，刘伟强原魁，刘伟强 变频器基础及应用变频器基础及应用 冶金工业出版社，冶金工业出版社，2004。4张燕宾张燕宾 SPWM变频调速应用技术变频调速应用技术 机械工业出版社，机械工业出版社，2003。5李良仁李良仁 变频调整技术与应用变频调整技术与应用 电子工业出版社，电子工业出版社，2004。变频器原理与应用（第2版）7第一章第一章 概述概述 变频器原理与

5、应用（第2版）8什么是变频器？交流调速什么是变频器？交流调速变频器变频器是将固定频率的交流电变换成连续可是将固定频率的交流电变换成连续可调的交流电的装置。调的交流电的装置。英文简称英文简称VVVF ( Variable VVVF ( Variable Voltage Variable FrequencyVoltage Variable Frequency），），可以是交可以是交- -直直- -交，也可交，也可以是交以是交- -交变频技术。交变频技术。变频器的控制对象：三相交流异步电机和三变频器的控制对象：三相交流异步电机和三相交流同步电机。相交流同步电机。无论哪种形式都是电能不变化为其他形式的

6、无论哪种形式都是电能不变化为其他形式的能量，而只是频率的变化。能量，而只是频率的变化。变频器的问世，使变频器的问世，使电气传动电气传动（传动方式的一种，有机传动方式的一种，有机械式如摇臂之类，有压力如液压传动，而通过控制电机来传动的方式械式如摇臂之类，有压力如液压传动，而通过控制电机来传动的方式就是电气传动就是电气传动 ）发生了一场技术革命，使交流调）发生了一场技术革命，使交流调速取代了直流调速速取代了直流调速变频器原理与应用（第2版）9电气传动系统概述电气传动系统概述定义定义 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统称之为交流（直流）电

7、气传动系统，也称交流（直流）称之为交流（直流）电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统电气拖动系统构成构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器变频器原理与应用（第2版）10 1.1 1.1 变频器的发展变频器的发展 第一代第一代是由是由SCRSCR（晶闸管晶闸管）组成的变频器功能差、频率低。）组成的变频器功能差、频率低。 第二代第二代是是GTOGTO和和GTRGTR ，变频器开关频率在变频器开关频率在2 2kHzkHz以下，以下，PWMPWM技术技术开始应用，可输出正弦波电压和电流，但载波频率和最小脉

8、开始应用，可输出正弦波电压和电流，但载波频率和最小脉宽受限，噪声大。宽受限，噪声大。 第三代第三代是是MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT，开关频率可达开关频率可达2020kHzkHz以上，以上，PWMPWM调制调制的逆变器谐波噪声大大降低。变频器功率大，的逆变器谐波噪声大大降低。变频器功率大， 应用广泛。应用广泛。第四代第四代是是IPMIPM，具有保护功能有过流、短路、过压、欠压和具有保护功能有过流、短路、过压、欠压和过热等，还可以实现再生制动。使变频器的体积、重量和连过热等，还可以实现再生制动。使变频器的体积、重量和连线大为减少，而功能和可靠性大为提高。线大为减少，而功能和可靠性大

9、为提高。1.1.1 1.1.1 电力电子电力电子器件器件是变频器发展的是变频器发展的基础基础变频器原理与应用（第2版）11 1.1.2 1.1.2 计算机技术和控制理论是变频器计算机技术和控制理论是变频器发展的发展的支柱支柱 1. 1. 没有采用计算机技术，由分立电子元件组成变频电路，没有采用计算机技术，由分立电子元件组成变频电路，可靠性差、频率低，输出的电压和电流的波形是方波。可靠性差、频率低，输出的电压和电流的波形是方波。 2. 2. 采用采用8 8位位微处理器，压频比微处理器，压频比U U/ /F F控制原理：逆变电路能够控制原理：逆变电路能够得到相当接近正弦波的输出电压和电流，工作性能

10、有了很大得到相当接近正弦波的输出电压和电流，工作性能有了很大提高。提高。 3. 3. 采用采用1616位甚至位甚至3232位位微处理器微处理器 ，推出了矢量控制、直接转，推出了矢量控制、直接转矩控制、模糊控制和自适应控制等多种模式理论：变频器已矩控制、模糊控制和自适应控制等多种模式理论：变频器已经内置有参数辨识系统、经内置有参数辨识系统、PIDPID调节器、调节器、PLCPLC控制器和通讯单元控制器和通讯单元等，根据需要可实现拖动不同负载、宽调速和伺服控制等多等，根据需要可实现拖动不同负载、宽调速和伺服控制等多种应用。种应用。 变频器原理与应用（第2版）12 1.1.3 1.1.3 市场需求是

11、变频器发展的市场需求是变频器发展的动力动力变频器原理与应用（第2版）13变频器原理与应用（第2版）14变频器原理与应用（第2版）15 1.1.4 1.1.4 变频器的发展趋势变频器的发展趋势变频器原理与应用（第2版）16变频器原理与应用（第2版）17 1.2 1.2 变频器的分类变频器的分类1.2.1 1.2.1 按变频的原理分类按变频的原理分类 1 1）交）交- -交变频器交变频器 2 2）交）交- -直直- -交变频器交变频器 1.2.2 1.2.2 按变频器的控制方式分类按变频器的控制方式分类 1 1）压频比压频比控制变频器控制变频器 （ V V/ /f f ） 2 2）转差频率转差频率

12、控制变频器控制变频器 （SFSF） 3 3）矢量矢量控制控制 （VCVC） 4 4）直接转矩直接转矩控制控制 变频器原理与应用（第2版）18 1.2 1.2 变频器的分类变频器的分类1.2.3 1.2.3 按用途分类按用途分类 1 1） 通用变频器通用变频器 简易简易型通用变频器是一种以型通用变频器是一种以节能为主要目的节能为主要目的而而简化简化了了一些系统功能的通用变频器。它主要一些系统功能的通用变频器。它主要应用应用于水泵、风扇、鼓于水泵、风扇、鼓风机等对于系统风机等对于系统调速性能调速性能要求不高的场合，并具有体积小、要求不高的场合，并具有体积小、价格低等方面的优势。价格低等方面的优势。

13、 高性能高性能通用变频器在设计过程中充分考虑了在变频器应通用变频器在设计过程中充分考虑了在变频器应用中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统用中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统软件软件和和硬件硬件方面都做了相应的准备。方面都做了相应的准备。 2 2）专用变频器）专用变频器 高性能专用变频器高性能专用变频器 高频变频器高频变频器 高压变频器高压变频器 变频器原理与应用（第2版）19 1.3 1.3 变频器的应用变频器的应用 1.3.1 1.3.1 变频器在变频器在节能节能方面的应用方面的应用 风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可以达到风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可以达到2

14、0%20%60%60% 1.3.2 1.3.2 变频器在变频器在自动化自动化系统中的应用系统中的应用 化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。1.3.3 1.3.3 变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用 物料传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，物料传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，它可以提高工艺水

15、平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，它可以提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。延长设备的使用寿命。 变频器原理与应用（第2版）20 例例1 .1 . 水泵节能恒压供水水泵节能恒压供水图图10101 1 供水系统示意图供水系统示意图压力变送器压力变送器生生 活活 小小 区区变频器原理与应用（第2版）21 P I DP I D调调 节节 器器压力变送器压力变送器0 20mA储储 气气 罐罐高高 压压 氮氮 气气放放 气气 手手 动动 阀阀压力控制器压力控制器压力控制器压力控制器电控电控安全阀安全阀电控电控安全阀安全阀1# 压压 氮氮 机机2# 压压 氮氮 机机1#电机

16、电机2#电机电机F U U V WR S T接触器接触器接触器接触器常常压氮气压氮气 例例2 . 冶炼厂氮气增压变频调速工艺图冶炼厂氮气增压变频调速工艺图GND II- +变频器原理与应用（第2版）22例例3 3. 中央空调冷冻水系统工艺图中央空调冷冻水系统工艺图盘管盘管盘管盘管风扇风扇温度变送器温度变送器TP4 20 mA冷冻机组冷冻机组水泵水泵电动机电动机UVWIIGNDV+VI1R S TU FRP变频器原理与应用（第2版）23例例4. 中央空调冷却水循环系统工艺图中央空调冷却水循环系统工艺图水水 泵泵电动机电动机制制 冷冷 机机 组组冷冷 却却 塔塔温度变送器温度变送器冷却风扇冷却风扇

17、U V WR S TGNDIIV+VI1RP4 20mAQQQU F变频器原理与应用（第2版）24S T张力控制器张力控制器直直 流流 电电 源源 电动机电动机纸纸 卷卷+-RPU V WR S TGND VI1 V+GND IIU FFV4 20mA例例5. 卷绕机械恒张力控制示意图卷绕机械恒张力控制示意图变频器原理与应用（第2版）25 本章小结本章小结 1. 1.变频器的发展变频器的发展 电力电子器件电力电子器件是变频器发展的是变频器发展的基础基础，计算机技术和自动控制理论计算机技术和自动控制理论是变频器发展的是变频器发展的支柱支柱。电力电子器件由最初的半控器件。电力电子器件由最初的半控器

18、件SCRSCR，发展为全发展为全控器件控器件GTOGTO、GTRGTR、MOSFETMOSFET、IGBTIGBT，近年来又研制出智能功率模块近年来又研制出智能功率模块IPMIPM，单个器件的电压和电流的单个器件的电压和电流的定额定额越来越越来越大大，工作，工作速度速度越来越越来越高高，驱动驱动功率功率和和管耗管耗越来越越来越小小。变频器内部的核心控制由。变频器内部的核心控制由CPUCPU完成，最初是完成，最初是8 8位机位机，后，后来发展为来发展为1616位位机甚至机甚至3232位位机和机和DSPDSP控制，这些新技术和自动控制新理论控制，这些新技术和自动控制新理论使变频器的使变频器的容量容

19、量越来越大，越来越大，功能功能越来越强。越来越强。 市场需求也是变频器发展的动力，据测算我国潜在变频调速市场在市场需求也是变频器发展的动力，据测算我国潜在变频调速市场在1 1亿亿kW kW 以上。以上。 变频器技术的发展趋势为：智能化变频器技术的发展趋势为：智能化 、专门化、专门化 、一体化、一体化 、环保低噪、环保低噪。 变频器原理与应用（第2版）26 2.2.变频器变频器的基本类型的基本类型 1) 1) 按变频的按变频的原理原理分类分类 : : 交交- -交变频器交变频器 交交- -直直- -交变频器。交变频器。 2) 2) 按变频器的按变频器的控制方式控制方式分类分类 ： 压频比控制变频

20、器压频比控制变频器 （ V V/ /f f ）、）、转差频率控制变频器转差频率控制变频器 （SFSF）、）、矢量控制矢量控制 （VCVC）、）、直接转矩控制。直接转矩控制。 3 3）按）按用途用途分类：分类： 通用变频器、专用变频器。通用变频器、专用变频器。 3. 3. 变频器的应用变频器的应用 变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一，它的应用主要在式之一，它的应用主要在节能节能、自动化自动化系统及提高工艺水平系统及提高工艺水平和产品和产品质量质量等方面。等方面。变频器原理与应用（第2版）27 电力电子电力电子器件器件是电力电子技术的

21、物质是电力电子技术的物质基础基础和和技术关键，也是变频技术技术发展的技术关键，也是变频技术技术发展的“龙头龙头”。 可以说，电力电子技术可以说，电力电子技术起步起步于于晶闸管晶闸管，普及普及于于GTRGTR，提高提高于于IGBTIGBT。新型电力电子器件的涌现与。新型电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用等加以力电子器件的种类、性能及应用等加以介绍介绍。第二章第二章 变频器常用电力电子器件变频器常用电力电子器件变频器原

22、理与应用（第2版）28第二章第二章 变频器常用电力电子器件变频器常用电力电子器件变频器原理与应用（第2版）29思考题思考题按工作原理变频器分为那些类型？按工作原理变频器分为那些类型？按用途变频器分为那些类型？按用途变频器分为那些类型？按控制方式分为哪几种类型？按控制方式分为哪几种类型？变频器原理与应用（第2版）30n 功率二极管（功率二极管（D D）n 晶闸管（晶闸管（SCRSCR）n 门极可关断晶闸管（门极可关断晶闸管（GTOGTO）n 电力晶体管（电力晶体管（GTRGTR）n 功率场效应晶体管（功率场效应晶体管（P-MOSFETP-MOSFET）n 绝缘栅双极晶体管（绝缘栅双极晶体管（IG

23、BTIGBT） ）n 集成门极换流晶闸管（集成门极换流晶闸管（IGCTIGCT）n 智能功率模块智能功率模块(1(1PM)PM)第二章第二章 变频器常用电力电子器件变频器常用电力电子器件本章要点本章要点变频器原理与应用（第2版）第2章 1 1、结构：、结构： 功率二极管的内部是功率二极管的内部是P-NP-N或或P-I-NP-I-N结构结构 ，图示为功，图示为功率二极管的电路符号和外形。率二极管的电路符号和外形。 2 2、符号：、符号： a) b) c) 图2-1 功率二极管的符号和外形 a) 功率二极管的符号 b) 螺旋式二极管的外形 c) 平板式二极管的外形 2.1 2.1 功率二极管（功率

24、二极管（D D） 2.1.12.1.1率二极管功结构与率二极管功结构与V-AV-A特性特性变频器原理与应用（第2版）32 3 3、 伏安特性伏安特性 功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性，其伏安特性曲线如图所示。为伏安特性，其伏安特性曲线如图所示。 正向特性：正向特性：当从零逐渐增大正向电压时，开始阳极电流很小，当正当从零逐渐增大正向电压时，开始阳极电流很小，当正向电压大于向电压大于0.50.5V V时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。 反向特性反向特性：当二极

25、管加上反向电压：当二极管加上反向电压 时，起始段的反向漏电流也很小，而且时，起始段的反向漏电流也很小，而且 随着反向电压增加，反向漏电流只略有随着反向电压增加，反向漏电流只略有 增大，但当反向电压增加到反向不重复增大，但当反向电压增加到反向不重复 峰值电压值时，反向漏电流开始急剧增峰值电压值时，反向漏电流开始急剧增 加。加。 变频器原理与应用（第2版）33 2.1.2 2.1.2 功率二极管的主要参数功率二极管的主要参数1. 1. 额定正向平均电流额定正向平均电流I IF F 在规定的环境温度和标准散热条件下，元件所允许长时间连续流过在规定的环境温度和标准散热条件下，元件所允许长时间连续流过5

26、050HzHz正弦半波的电流平均值。正弦半波的电流平均值。 2. 2. 反向重复峰值电压反向重复峰值电压U URRMRRM 在额定结温条件下，取元件反向伏安特性在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压值不重复峰值电压值U URSMRSM的的80%80%称为反向重复峰值电压称为反向重复峰值电压U URRMRRM。 3. 3. 正向平均电压正向平均电压U UF F （管压降）（管压降） 在规定环境温度和标准散热条件下，元件通过在规定环境温度和标准散热条件下，元件通过5050HzHz正弦半波额定正正弦半波额定正向平均电流时，元件阳极和阴极之间的电压的平均值向平均电流时，元件阳极和阴极之间的

27、电压的平均值, ,通常为通常为0.45-1V0.45-1V。 变频器原理与应用（第2版）34 2.1.3 2.1.3 功率二极管的选用功率二极管的选用 1. 1. 选择额定选择额定正向平均电流正向平均电流I IF F 的原则的原则 I IDnDn = 1.57 = 1.57 I IF F =(1.5 =(1.52)2) I IDM DM 2. 2. 选择选择额定电压额定电压U URRMRRM 的原则的原则 U URRMRRM = =（2 23 3）U UDMDM 57. 1)25 . 1 (DMFII变频器原理与应用（第2版）35 2.1.2.1.4 4 功率二极管的分类功率二极管的分类 功率

28、二极管一般分为功率二极管一般分为三类三类： (1)(1)标准或慢速恢复二极管；（工频整流）标准或慢速恢复二极管；（工频整流） (2)(2)快速恢复二极管；（中、高频电路）快速恢复二极管；（中、高频电路） (3)(3)肖特基二极管。（高频电路）肖特基二极管。（高频电路）变频器原理与应用（第2版）36 2.2 2.2 晶闸管（晶闸管（SCRSCR） 2.2.1 2.2.1 晶闸管的结构晶闸管的结构 1 1、结构：、结构：晶闸管是四层（晶闸管是四层（P P1 1N N1 1P P2 2N N2 2）三端（三端（A A、K K、G G）器件，器件，其内部结构和等效电路如图所示。其内部结构和等效电路如图

29、所示。 a) b) c)a) b) c) 图图2-3 2-3 晶闸管的内部结构及等效电路晶闸管的内部结构及等效电路 a) a) 芯片内部结构芯片内部结构 b) b) 以三个以三个PNPN结等效结等效 c) c) 以互补三极管等效以互补三极管等效变频器原理与应用（第2版）372 2、晶闸管的外形及符号、晶闸管的外形及符号 a) b) c)a) b) c) 图图2-4 2-4 晶闸管的外形及符号晶闸管的外形及符号 a) a) 晶闸管的符号晶闸管的符号 b b）螺栓式外形螺栓式外形 b b）带有散热器平板式外形带有散热器平板式外形A A 阳极阳极 KK阴极阴极 GG门极门极 变频器原理与应用（第2版

30、）38 2.2.2 2.2.2 晶闸管的导通和关断控制晶闸管的导通和关断控制 晶闸管的晶闸管的导通控制导通控制： 在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的门极在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的门极和阴极间也加正向电压形成触发电流，即可使晶闸管导通。和阴极间也加正向电压形成触发电流，即可使晶闸管导通。导通的晶闸管的导通的晶闸管的关断控制关断控制： 令门极电流为零，且将阳极电流降低到一个称为维持电令门极电流为零，且将阳极电流降低到一个称为维持电流的流的临界极限值以下临界极限值以下。 变频器原理与应用（第2版）39 2.2.3 2.2.3 晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性 晶闸

31、管的阳极与阴极间的电压和阳极电流之间的关系，晶闸管的阳极与阴极间的电压和阳极电流之间的关系，称为称为阳极伏安特性。阳极伏安特性。 图图2-5 2-5 晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性 变频器原理与应用（第2版）40 2.2.4 2.2.4 晶闸管的参数晶闸管的参数 1. 1. 正向断态重复峰值电压正向断态重复峰值电压DRMDRM 2. 2. 反向重复峰值电压反向重复峰值电压RRMRRM 3. 3. 通态平均电压通态平均电压T(AV)T(AV) 4. 4. 晶闸管的额定电流晶闸管的额定电流T(T(v)v) 变频器原理与应用（第2版）412.2.5 2.2.5 晶闸管的门极伏安特性及主要参

32、数晶闸管的门极伏安特性及主要参数 1. 1. 门极伏安特性门极伏安特性 门极门极伏安特性是指伏安特性是指门极门极电压与电流的关系，晶闸管的电压与电流的关系，晶闸管的门极和阴极之间只有一个门极和阴极之间只有一个PNPN结，所以电压与电流的关系和结，所以电压与电流的关系和普通二极管的伏安特性相似。门极伏安特性曲线如图普通二极管的伏安特性相似。门极伏安特性曲线如图2-62-6所示。所示。 图2-6变频器原理与应用（第2版）42 2. 2. 门极主要参数门极主要参数 （1 1）门极不触发电压）门极不触发电压GDGD和门极不触发电流和门极不触发电流GDGD （2 2）门极触发电压）门极触发电压GTGT和

33、门极触发电流和门极触发电流GTGT （3 3）门极正向峰值电压）门极正向峰值电压GMGM、门极正向峰值电流、门极正向峰值电流 GMGM和门极峰值功率和门极峰值功率GMGM变频器原理与应用（第2版）43 2.2.6 2.2.6 晶闸管触发电路晶闸管触发电路1.1.晶闸管对触发电路的要求晶闸管对触发电路的要求 触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度；触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度； 触发脉冲与主电路电源电压必须同步；触发脉冲与主电路电源电压必须同步； 触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。2. 2. 触发电路的分类触发电路的分类 依控制方式可分

34、为相控式、斩控式触发电路；依控制方式可分为相控式、斩控式触发电路； 依控制信号性质可分为模拟式、数字式触发电路；依控制信号性质可分为模拟式、数字式触发电路； 依同步电压形成可分为正弦波同步、锯齿波同步触发电路依同步电压形成可分为正弦波同步、锯齿波同步触发电路等。等。 变频器原理与应用（第2版）44 2.2.7 2.2.7 晶闸管的保护晶闸管的保护 1. 1.晶闸管的过晶闸管的过电流电流保护保护 1) 1) 快速熔断器保护快速熔断器保护 ( (见下图）见下图） 2 2）过电流继电器保护。过电流继电器可安装在交流侧或）过电流继电器保护。过电流继电器可安装在交流侧或直流侧。直流侧。 3 3）限流与脉

35、冲移相保护。）限流与脉冲移相保护。变频器原理与应用（第2版）45 工作原理：当主电路过电工作原理：当主电路过电流时，电流反馈信号电压流时，电流反馈信号电压U Ufifi增增大，稳压管大，稳压管VSVS被击穿，晶体管被击穿，晶体管V V导通，直流快速灵敏继电器导通，直流快速灵敏继电器KAKA得电并自锁，并断开了电源接得电并自锁，并断开了电源接触器触器KM KM 吸引线圈电压，使吸引线圈电压，使KMKM失失电切断主电路交流电源，以达电切断主电路交流电源，以达到过电流保护的目的。过电流到过电流保护的目的。过电流故障排除后，想要恢复供电，故障排除后，想要恢复供电，先按下复位按钮先按下复位按钮SBSB，

36、KAKA失电，失电，其其KAKA常闭触点闭合，按下主电常闭触点闭合，按下主电路起动按钮路起动按钮SBSB2 2，KM KM 得电接通得电接通主电路交流电源，恢复正常供主电路交流电源，恢复正常供电。调节电位器电。调节电位器RPRP，可以很方，可以很方便地调节过电流跳闸动作电流便地调节过电流跳闸动作电流的大小。的大小。 2 2）过电流继电器保护）过电流继电器保护变频器原理与应用（第2版）463 3）限流与脉冲移相保护）限流与脉冲移相保护 工作原理：与电子工作原理：与电子过电流跳闸电路相似，过电流跳闸电路相似，当主电路出现过电流时，当主电路出现过电流时，电流反馈信号电压电流反馈信号电压U Ufifi

37、增增大，稳压管大，稳压管V V1 1被击穿，被击穿，V V2 2晶体管注入基极电流，晶体管注入基极电流，使晶体管使晶体管V V2 2输出电压输出电压U U0 0降降低，于是触发电路的触低，于是触发电路的触发脉冲迅速右移发脉冲迅速右移( (即移相即移相角角增大增大) )，使主电路输，使主电路输出整流电压迅速减小，出整流电压迅速减小，负载电流也迅速减小，负载电流也迅速减小，达到限流目的。达到限流目的。 变频器原理与应用（第2版）472. 2. 晶闸管过电压保护晶闸管过电压保护 晶闸管过电晶闸管过电压产生的原因主要压产生的原因主要有：关断过电压、有：关断过电压、操作过电压和浪涌操作过电压和浪涌过电压

38、等。过电压等。对过电对过电压的保护方式主要压的保护方式主要是接入阻容吸收电是接入阻容吸收电路、硒堆或压敏电路、硒堆或压敏电阻等。阻等。图图2-82-8为交为交流侧接入阻容吸收流侧接入阻容吸收电路的几种方法。电路的几种方法。硒堆或压敏电阻的硒堆或压敏电阻的联结方法与此相联结方法与此相同。同。变频器原理与应用（第2版）48交流侧接入阻容吸收电路的几种方法交流侧接入阻容吸收电路的几种方法 图图2-82-8 变频器原理与应用（第2版）49 2.3 2.3 门极可关断晶闸管（门极可关断晶闸管（GTOGTO） 2.3.1 GTO的结构的结构 GTOGTO的结构也是四层三端器件的结构也是四层三端器件 a)

39、a) b) b) 图图2-9 2-9 GTOGTO的结构与符号的结构与符号 a) GTOa) GTO的结构剖面的结构剖面 b) b) 图形符号图形符号变频器原理与应用（第2版）502.3.2 2.3.2 GTOGTO的主要参数的主要参数 1. 1. 最大可最大可关断关断阳极电流阳极电流TOTO 通常将最大可关断阳极电流通常将最大可关断阳极电流TOTO作为作为GTOGTO的额定电流。的额定电流。2. 2. 关断增益关断增益offoff 关断增益关断增益offoff为最大可关断阳极电流为最大可关断阳极电流ATOATO与门极负电流与门极负电流最大值最大值GMGM之比，其表达式为之比，其表达式为 of

40、f off ATOATO/GMGM offoff比晶体管的电流放大系数比晶体管的电流放大系数小得多，一般只有左小得多，一般只有左右。右。 变频器原理与应用（第2版）51 2.3.3 2.3.3 GTOGTO的门极控制的门极控制开通控制：开通控制：当当V1V1与与V2V2饱和导通时，形成门极正向触发电流，使饱和导通时，形成门极正向触发电流，使 GTO GTO导通；导通；断开控制：断开控制：当触发当触发VT1VT1、VT2VT2这两只普通晶闸管导通时，形成较这两只普通晶闸管导通时，形成较 大的门大的门极反向电流极反向电流，使，使GTOGTO关断。关断。 GTO桥式门极驱动电路桥式门极驱动电路 变频

41、器原理与应用（第2版）52 2.4 2.4 电力晶体管（电力晶体管（GTRGTR） 2.4.1 2.4.1 GTRGTR的结构的结构 a) b) c) a) b) c)图图2-14 2-14 GTR GTR 摸块摸块a) GTRa) GTR的结构示意图的结构示意图 b)GTRb)GTR摸块的外形摸块的外形c) GTRc) GTR摸块的等效电路摸块的等效电路变频器原理与应用（第2版）53 2.4 2.4 电力晶体管（电力晶体管（GTRGTR） 变频器原理与应用（第2版）54 2.4.2 2.4.2 GTRGTR的参数的参数 (1) (1) U UCEOCEO：既基极开路既基极开路CECE间能承受的电压。间能承受的电压。 (2) (2) 最大电流额定值最大电流额