变频器驱动原理简介.doc

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1、变频器驱动原理简介一、三相异步电机简介：1.电机原理三相异步电动机旋转磁场的公式：n1=60f/p（n1与转子电流产生的转子磁动势的转速和方向相同，故也称作是同步转速）（f为电流频率，p为电机的磁极对数）转子转速n转差率s=（n1-n）/n1转差率s是电机的一个很重要的参数，因为n因负载变化而变化，故s也会同步变化。（电机刚刚启动时，S=1，最大，在电机等效电路中，附加电阻为r2（1-s）/s=0，所以启动时转子电路的电流非常大，该增大的电流又使电机磁路饱和，使得漏阻抗降低，更加使得电流增大，会达到额定电流的4~7倍）电机正常运

2、行时s一般为0.02~0.05左右2.调速原理转子转速n的公式为：n=n1(1-s)=60f/p*(1-s)观察上述公式可以发现，想改变电机转子的转速，无外乎三种方式，①改变定子绕组的磁极对数（只能变级调速）②改变转差率s（这种调速方式使得电机的效率降低）③改变f，也即变频调速详细讨论变频调速：50Hz为基本频率由电机知识可知，定子电动势的方程为E1=4.44*f*N*Kn1*Φ1f为电流三相电流频率，N为绕组匝数，Kn1为基波磁动势的绕组系数，Φ1主磁通。根据上述公式发现，在基频以下调速时，f减小，会使得Φ1增大，电机磁路会饱

3、和，励磁电流大大增加，电机发热明显，严重时会烧毁电机。电机的输出转矩T=CeI1Φ1cosΦ的，所以Φ1减小的话会造成能量浪费。所以要保持Φ1恒定。故有：E1/f=4.44*N1*Kn1*Φ1所以要保持定子电动势和电流频率同步变化，才能达到想要的调速目的。这种方式称为恒转矩调试。（实际上定子电动势难以直接测量，故用定子电压U1去替代E1，但是要注意的时，在低频时，定子漏磁通产生的压降和定子绕组产生的压降不能直接忽略，所以会造成U1明显小于E1，对外表现为电机在低频段输出转矩不足，所以变频器一般都具有转矩补偿的性能，实际上时增大在

4、低频时的输出电压值。）在基频以上调速（50Hz以上），由于此时f在上升，而变频器的输出电压并不能继续上升，所以在保持U1恒定（380V）的情况下，f上升，Φ1会下降，使得输出转矩跟着下降，这种方式称为恒功率（也叫做弱磁）调速。二、变频器结构与原理：1.主回路原理图：(1)浪涌电压吸收回路通过抑制从电源侵入变频器的浪涌电压来保护变频器。(2)整流部通过二极管将交流变换为直流。变换后的直流电压有脉动(3)冲击电流抑制回路接通变频器的电源时，抑制从二极管流向平滑电容器的大电流，保护平滑电容器。(4)平滑电容器使整流部形成的有脉动的直流

5、电压平滑，成为平坦的直流。(5)制动回路变频器减速时，能量从电机回到变频器，使直流电压上升。该上升的电压流向电阻，避免变频器过电压。(6)逆变部通过用晶体管开关直流电压来形成可变频率和可变电压的交流。缓冲回路有抑制晶体管开关时产生的浪涌电压，保护晶体管的作用。以下介绍整流电路：由上图可知，变频器的整流部由以下元件构成。（1）二极管：D1~D6（2）滑电容器：C（3）冲击电流抑制电阻：R（4）电阻短路用电磁接触器：MC二极管整流器（电压型PWM方式变频器用）二极管整流器主要用于PWM变频器。如上图所示，由6个二极管构成。该回路叫做

6、三相整流桥。若电源电压为Vs（V），则三相整流桥的输出电压Ed为，实际上，受二极管的正向电压降、整流桥输出侧连接的电容器和负载的影响，Vs＝200（V）时，在Ed=260~280(V)左右的范围内变动。下图所示为直流平滑波形例。1.逆变部分通用变频器采用的是三相桥式电压型逆变器特点：①直流侧是大电容储能，故直流电压近似不变。②逆变器的输出为方波或者方波脉冲，电压波形与负载无关，输出电流的波形取决于负载类型，且其相位随着功率因素变化而变化。③式为PWM调节。3.1冲量等效原理定义：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用在惯性环节上，其输出

7、特性基本相同。所以我们可以用窄的矩形波脉冲去等效替代三相交流正弦电压。3.2双极性调制调制波Ur：所希望得到的正弦波载波Uc：等腰三角波通过Ur和Uc的比较，（Ur＞Uc时输出正脉冲，反之输出负脉冲），来产生PWM波，用这个脉冲来驱动功率开关IGBT，最终达到调制的目的。注意区别：1.但是方波脉冲通过电缆加在电机上，会有很多的高频谐波，可能会损坏电机的绝缘性能。2.如果产生的三相电压不是完全对称，可能会在电机轴承里产生电压，这个电压值达到一定程度时会在轴承内部形成电流通路，对轴承造成损伤。3.3IGBT及其驱动电路①IGBT：绝

8、缘栅双极型晶闸管，电压控制型，可开通可关闭，所以叫双极型控制。示意图：驱动电路：下图是选取的驱动波形，可以看出，PWM脉宽调制（幅值恒定，脉冲宽度按正弦规律变化），在实际应用中，一般为了防止上下桥臂之间的寄生导通，会给IGBT提供负压（-10V左右）进行关断。开