变频器原理及应用

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1、变频器工作原理及其应用【学习目标】了解变频器的发展和应用。掌握变频器的基本工作原理。初步熟悉变频器的参数设置。掌握IGBT器件的基本原理及常用的驱动保护电路的原理。掌握脉宽调制（PWM）型逆变电路工作原理。【课题描述】变频器是一种静止的频率变换器，可将电网电源的50Hz频率交流电变成频率可调的交流电，作为电动机的电源装置，目前在国内外使用广泛。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳动生产率等。具体介绍与变频器相关的知识：变频器的基本原理、变频器常用开关器件（IGBT）、脉宽调制（PWM）型逆变电路、变频调速的特点以及变频器的应用。SIEMEN

2、SMICROMASTER420通用变频器【相关知识点】一、变频器的基本原理1．变频器组成原理（1）变频器的基本结构调速用变频器构成：主电路控制电路保护电路典型的电压控制型通用变频器的原理框图。（2）变频器主电路工作原理变压变频（VVVF：VariableVoltageFrequency）装置结构框图按照不同的控制方式，交－直－交变频器可分成以下三种方式：采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式，其结构框图。可控整流器调压、逆变器调频的控制方式的特点：在这种装置中，调压和调频在两个环节上分别进行，在控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是

3、，由于输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大，因此这类控制方式现在用的较少。采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制方式，其结构框图。不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制方式的特点：整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较低的缺点；但输出逆变环节未变，仍有谐波较大的缺点。采用不控制整流器整流、脉宽调制（PWM）逆变器同时调压调频的控制方式，其结构框图。不控制整流器整流

4、、脉宽调制（PWM）逆变器同时调压调频的控制方式的特点：在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用（PWM）逆变，则输出谐波可以减小。PWM逆变器需要全控型电力半导体器件，其输出谐波减少的程度取决于PWM的开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘双极型晶体管IGBT时，开关频率可达10kHz以上，输出波形已经非常逼近正弦波，因而又称为SPWM逆变器，成为当前最有发展前途的一种装置形式。电压型变频器结构框图：电压型变频器：在交－直－交变频器中，当中间直流环节采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻抗为零

5、的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电压型变频器电流型变频器结构框图：电流型变频器：当交－直－交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变频器。几种典型的交－直－交变频器的主电路。①交－直－交电压型变频电路常用的交—直—交电压型PWM变频电路。交—直—交电压型PWM变频电路采用二极管构成整流器，完成交流到直流的变换，其输出直流电压Ud是不可控的；中间直流环节用大电容C滤波；电力晶体管V1～V6构成PWM逆

6、变器，完成直流到交流的变换，并能实现输出频率和电压的同时调节，VD1～VD6是电压型逆变器所需的反馈二极管。②交－直－交电流型变频电路常用的交－直－交电流型变频电路。交－直－交电流型变频电路：整流器采用晶闸管构成的可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直流电压U，实现调压功能；中间直流环节用大电感L滤波；逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。特点名称电压型变频器电流型变频器储能元件电容器电抗器输出波形的特点电压波形为矩形波电流波形近似正弦波电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波回

7、路构成上的特点有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）电动机四象限运转需要再生用变流器无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易特性上的特点负载短路时产生过电流开环电动机也可能稳定运转负载短路时能抑制过电流电动机运转不稳定需要反馈控制适用范围适用于作为多台电机同步运行时的供电电源但不要求快速加减的场合适用于一台变频器给一台电机供电的单电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的要求③交－直－交电压型变频器与电流型变频器的性能比较二、绝缘门极晶体管（IGBT）1．IGBT的结构和基本工作原理绝缘门极晶体管IGB

8、T（InsulatedGateBipolarTransistor）也称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。由于它结合了MOSFET和GTR的特点，既具有输