课题一 通用变频器的基础知识和控制原理.ppt

1、变频调速是通过改变交流异步电动机的供电频率进行调速的。,课题一 通用变频器的基础知识和控制原理,一、变频器及其分类,变频器是一种利用电力半导体器件的通断作用，将工频交流电源变换成频率、电压连续可调的电能控制装置。,二、通用变频器的基本结构,目前，通用变频器的变换环节大多采用交 直交变频变压方式。交直交变频器是先把 工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直 流电逆变成频率、电压连续可调的交流电。,变频器操作面板外形,变频器内部电路,交直交变频器的主电路,1变频器的主电路,显示/键盘,逆变模块,主控模块,电源板,键盘,显示,采样,驱动,控制输入接线板,控制输出接线板,给定,控制,测量,控制,2变

2、频器的控制电路,控制电路各部分的功能,三、变频器中常用电力半导体器件,1电力晶体管GTR GTR是一种高击穿电压、大容量的晶体管。它具有自关断能力,并具有开关时间短、饱和压降低和安全工作区宽等优点。,六单元GTR 模块 图形符号 二单元模块的等效电路,（2）GTR模块的主要参数 1)开路阻断电压UCEO ，例如：2DI200D-100,（3）GTR的选择方法 1）开路阻断电压UCEO的选择 UCEO通常按电源 线电压峰值的2倍来选择。,2)集电极最大持续电流ICM的选择 ICM通常按输出 交流线电流峰值的2.25倍来选择。,2)集电极最大持续电流ICM ，例如：6DI15Z-120,2绝缘栅双

3、极晶体管IGBT IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物,其主体部分 与GTR相同，也有集电极和发射极,但驱动部分却 和MOSFET相同,是绝缘栅结构。,六单元IGBT 图形符号 基本电路,（1）IGBT的特点 IGBT在外形上有模块型和芯片型 两种,在通用变频器中使用的IGBT一般是模块型。,单管模块 双管模块 六管模块,（2）IGBT的主要参数 1）集电极发射极额定电压UCES。 2）栅极发射极额定电压UGES。 3）额定集电极电流IC。,3智能电力模块器件IPM IPM的主要特点如下: （1）内含设定了最佳的IGBT驱动条件的驱动电路。 （2）内含完善的保护功能及相应的报警输出信号。

4、 （3）内含制动电路。 （4）散热效果良好。,四、变频器的工作原理和功能,1变频器的工作原理 （1）逆变的基本工作原理 将直流电变换为交流电 的过程称为逆变,完成逆变功能的装置叫逆变器。,电路构成 输出电压波形,单相逆变电路,电路结构 输出电压波形,三相逆变电路,a)电路结构 b)各开关元件的导通情况 c)输出电压波形,（2）U/f控制 U/f 控制是在改变变频器输出电压频率的同时改变 输出电压的幅值, 以维持电动机磁通基本恒定,从而在 较宽的调速范围内,使电动机的效率、功率因数不下降。,要使电动机的磁通在整个调速过程中保持不变, 只要在改变电源频率的同时改变电动机的感应电动势 E ,使其满足

5、为常数即可。,（3）脉冲宽度调制(PWM)技术 实现变频变压的方 法有多种，目前应用较多的是脉冲宽度调制技术， 简称PWM技术。,PWM输出电压基本波形 SPWM的原理,（4）三相异步电动机变频调速后的机械特性,基频以下调速时的机械特性,基频以上调速时的机械特性,把基频以上调速和基频以下调速两种情况结合起来，可得下图所示的异步电动机变频调速控制特性。,异步电动机变频调速控制特性,2变频器的功能,（1）系统所具有的功能 1）全范围转矩自动增强功能。 2）防失速功能。 3）过转矩限定运行功能。 4）运行状态检测显示功能。 5）自动节能运行功能。 6）自动电压调整功能。 7）通过外部信号对变频器进行启停控制的功能。,（2）频率设定功能 1）给定频率的设定方法,2）基本频率fb和最高频率 fmax 3）上限频率fH和下限频率fL 4）载波频率 5）点动频率,上限频率f H和下限频率f L,（3）升速时间和降速时间的设定功能 1）升速时间的设定 2）降速时间的设定 其一，工作频率从基本频率降至Hz所需的时间； 其二，工作频率从最高