变频器应用技术 课件 2.2.2变频器动力电路

2.2.2变频器动力电路目录变频器动力电路组成变频器主电路分析SPWM技术与SPWM逆变器主电路接线端子与动力电路配线核心概念变频器动力电路——由变频器本体及其外围附件组成的电路，动力电路的输入侧接恒压恒频的交流供电电网，输出侧输出压频比等于常数的正弦脉冲宽度调制波（SPWM波），输出侧接交流异步电动机或同步电机。核心概念正弦脉冲宽度调制——指利用全控型电力电子器件的导通和关断把正弦电压变换成一定形状的电压脉冲序列，实现变压变频控制的一种技术，简称SPWM（PulseWidthModulation）技术。1.变频器动力电路组成基本知识——变频器动力电路组成KM1具有上电和急停控制的变频器动力电路(正常无故障情况下，R2A-R2C为接通状态）2.变频器的主电路分析基本知识——变频器的主电路分析主电路的组成（交-直-交变频器）正弦交流电压恒压恒频高频脉冲序列变压变频基本知识——变频器的主电路分析基本知识——变频器的主电路分析整流电路整流电路的作用是将固定频率固定电压的交流电变换成脉动直流电，大多采用桥式整流电路。在中小容量变频器中，一般采用不可控整流二极管模块或集整流、逆变及制动电路于一体的集成功率模块。基本知识——变频器的主电路分析集成功率模块——SKiiP11NAB126V1整流电路基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路滤波电路的作用是平滑整流后的脉动直流电，通常由若干个电容并联成一组，又由两个电容器组串连而成。PA+/PC-:直流母线端子直流母线电压约513V滤波电容基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路RC1、RC2阻值相等，使CF1、CF2电压保持平衡，避免由于电容分散性造成的器件损坏。基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路变频器出厂时主电路端子PO、PA+一般用短接片进行短接。需要时可接入直流电抗器DL以提高变频器的功率因数。注意：ATV340全系列变频器内置直流电抗器，主电路无PO接线端子。基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路限流电路Q:为什么要接限流电阻？电容充电瞬间相当于短路，使电源电压瞬间下降对电网形成干扰；过大的冲击电流流经整流桥，使整流桥可能损坏。基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路限流电路Q:KM的作用是什么？限流电阻串接在直流母线中会导致直流母线电压和变频器输出电压下降；电路损耗也将增大；当直流电压增大到一定程度时，KM触点闭合将RL短路基本知识——变频器的主电路分析中间直流电路直流电压指示电路的主要功能是在变频器切断电源后表示滤波电容上的电荷是否已经释放完毕，以确保操作人员的人身安全。直流电压指示电路基本知识——变频器的主电路分析③逆变电路控制电路逆变电路的作用是把直流母线电压转换成频率、电压可调的交流电压（脉冲序列）基本知识——变频器的主电路分析③逆变电路控制电路续流二极管的作用：逆变管关断时续流；发电机状态下为再生电流提供通路续流二极管基本知识——变频器的主电路分析制动单元用于防止电动机处于再生制动状态时，滤波电容电荷积累使直流回路产生泵升电压而导致的器件损坏。④制动单元电路基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器

交-直-交变频器主电路通过整流和逆变两个环节将正弦交流电变换成频率及电压均可调的脉冲序列。Q1：逆变是如何实现的？Q2：逆变时如何保持压频比不变？基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器逆变电路的工作原理单相桥式逆变电路逆变输出波形VT1/VT4闭合VT2/VT3闭合Q1:逆变是如何实现的？A1:控制VT1/VT4和VT2/VT3的轮流通断Q2:如何保持压频比不变？A2:同时改变直流电压Ui和通断周期T同时控制整流和逆变，线路复杂，协调困难！基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波SPWM逆变技术即正弦脉冲宽度调制技术，其输出波形为一系列等幅不等宽的矩形脉冲，这些脉冲与正弦波等效。SPWM电压波形与正弦波相差甚远，但由于电动机是电感性负载，当把调制频率为几千赫兹的SPWM电压波形加到电动机时，其电流波形就接近正弦波。基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制过程调制波uc载波utSPWM波uSPWM由正弦波（调制波uc）和三角波（载波ut）相比较产生SPWM波基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法单极性调制

正弦调制波uc的半个周期内，三角载波ut只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内；单极性调制的后半周经倒相输出负半周的SPWM波基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法双极性调制

在正弦调制波uc半个周期内，三角载波ut在正负极性之间连续变化，则SPWM波也在正负之间变化。基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器从调制脉冲的极性上看，SPWM有单极性和双极性之分。无论哪种调制方式，改变调制信号uc的幅值时，输出SPWM波的脉宽将随之改变，从而改变等效正弦电压的大小；改变调制信号uc的频率，则等效正弦电压的频率也随之改变。即：通过调制调制信号uc的控制，就可以实现逆变电路既调压又调频的目的。SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法从载波信号和调制波信号的频率关系来看又有同步调制、异步调制及分段同步调制之分基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法同步调制：载波频率随调制波频率同步变化，R=常数R取3的整数倍，使输出波形对称；高频时，开关损耗大，漏电流大；低频时，脉动转矩大、噪声大。异步调制：载波频率固定，R≠常数R≠3的整数倍，波形不对称，存在偶次谐波；低频时载波比高，有效减小脉动转矩和噪声基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器SPWM逆变技术——SPWM波的调制方法分段同步调制：频率分成若干个频段，在每个频段内分别进行同步调制频段内R取3的整数倍，使输出波形对称；低频段取载波比较大的数值，消除脉动转矩；高频段取载波比较小的数值，减小漏电流及干扰。基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器交-直-交变频器主电路SPWM逆变器SPWM逆变器基本知识——SPWM技术与SPWM逆变器③SPWM逆变器主电路控制电路调制波控制波输出波载波基本知识——主电路接线端子与动力电路配线主电路接线端子机架规格1/规格2基本知识——主电路接线端子与动力电路配线主电路接线端子机架规格4基本知识