《变频调速应用技术》PPT课件

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1、中海油南海西部石油变频调速应用技术培训—FR-A500变频器第3讲变频器基本构成、工作原理及PWM控制技术变压变频器异步电动机变频调速需要电压与频率均可调的交流电源，常用的交流可调电源是由电力电子器件构成的静止式功率变换器，一般称为变频器。变压变频器交-直-交变频器：先将恒压恒频(CVCF)的交流电整成直流，再将直流电逆变成电压与频率均为可调(VVVF)的交流，称作间接变频。交-交变频器：将恒压恒频(CVCF)的交流电直接变换为电压与频率均为可调(VVVF)的交流电，无需中间直流环节，称作直接变频。变压变频器a）

2、交-直-交变频器b）交-交变频器脉冲宽度调制技术现代变频器中用得最多的控制技术是脉冲宽度调制（PulseWidthModulation），简称PWM。基本思想是控制逆变器中电力电子器件的开通或关断，输出电压为幅值相等、宽度按一定规律变化的脉冲序列，用这样的高频脉冲序列代替期望的输出电压。3.1PWM变频器主回路交-直-交变频器主回路结构图3.1PWM变频器主回路左边是不可控整流桥，将三相交流电整流成电压恒定的直流电压。右边是逆变器(Inverter，Inv)，将直流电压变换为频率与电压均可调的交流电。中间的滤波环

3、节是为了减小直流电压脉动而设置的。3.1PWM变频器主回路主回路只有一套可控功率级，具有结构、控制方便的优点，采用脉宽调制的方法，输出谐波分量小。缺点是当电动机工作在回馈制动状态时能量不能回馈至电网，造成直流侧电压上升，称作泵升电压。直流母线供电采用直流母线供电给多台逆变器，可以减少整流装置的电力电子器件，逆变器从直流母线上汲取能量，还可以通过直流母线来实现能量平衡，提高整流装置的工作效率。当某个电动机工作在回馈制动状态时，直流母线能将回馈的能量送至其他负载，实现能量交换，有效地抑制泵升电压。直流母线供电直流母线

4、方式的变频器主回路结构图3.2正弦波脉宽调制技术1.PWM调制原理以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrierwave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulationwave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。PWM调制原理按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作

5、正弦波脉宽调制（Sinusoidalpulsewidthmodulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。3.2正弦波脉宽调制技术以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列。补充知识点所谓SPWM波形：就是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。等效原则：每一区间的面积相等。具体做法：如果把一正弦半波分成n等份，然后把每一等份的正弦曲线与横轴所围面积都用

6、一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的幅值不变（只改变宽度），各脉冲的中心点与正弦波每一等份的中心点相重合。这样，由n个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周等效。称为SPWM波形。特点：两边窄，中间宽。同样，正弦波的负半周也可用同样方法得到一系列的负脉冲波等效。单极性SPWM调制波形单极性SPWM调制规律表正半周urU>ut导通VT1VT4截止urUut导通VT4VT1截止urU

7、按照表中指示的调制规律，控制信号在正半周时，在正弦波urU＞载波ut的时间段，应设法使VT1闭合、VT4断开，U对0点来讲相当于获得直流电压的正一半，为Ud/2；在正弦波urU＜载波ut的时间段，应使VT1、VT4都断开，对0点来讲认为U点获得电压为零；于是整个正半周的输出电压由一系列恒幅且不等宽（宽度受urU控制的正弦规律窄—宽—窄变化）的脉冲波列组成。而当控制信号在负半周时，在正弦波urU＞载波ut的时间段，控制使VT4闭合、VT1断开，U对0点来讲又相当于获得直流电压的负一半，为-Ud/2；在正弦波urU＜

8、载波ut的时间段，使VT1、VT4都断开，对0点来讲也认为U点获得电压为零；于是整个负半周的输出电压也由一系列恒幅且不等宽（宽度受urU控制的正弦规律窄—宽—窄变化）的负脉冲波列组成。由此可见，采用SPWM控制的逆变器输出的交流电压uUo脉冲宽度基本上呈正弦分布，各脉冲与正弦曲线下对应的面积近似成正比，对三相异步电动机来讲，这是一种可实现且比较理想的交流供电波形。实现了接