变频器原理与应用课件资料第二章.ppt

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1、第二章变频器基础知识异步电机变频器的基本构成与工作原理变频器种类变频器的控制方式变频器的器件变频电机/PWM本章要点2.1异步电机的基本原理与控制1.工作原理U,f旋转磁场转子感应电动势转子电流电磁转矩旋转2.1异步电机的基本原理与控制1.工作原理异步电机定子磁场转速---同步转速异步电机的磁极个数（注与电机中定义不同）电源的频率转差率异步电机转速---转子机械转速调速变频调速2.1异步电机的基本原理与控制2.异步电机变频调速变频器的作用：将固定电压和频率的电源转换成电压和频率均可变的电源。VF控制：电压与频率相配合的控制机械特性：如图VVVF变频器—通用变频器

2、2.1异步电机的基本原理与控制3.异步电机的等值电路注：与电机中的严格模型略有差别！2.1异步电机的基本原理与控制4.异步电机的机械特性（转速/转矩—电流特性）2.1异步电机的基本原理与控制4.异步电机的机械特性（转速/转矩—电流特性）关于转速/转矩—电流特性图的说明：横坐标—转差率（转速），纵坐标—转矩/定子电流工作区域划分：按照转差率（转速）所在的范围划分电动区域、再生制动区域、反相制动区域反相制动区域制动之后如不采取措施，会怎么样呢？起动转矩与起动电流最大滑差转矩与临界转差率额定转矩与额定电流空载电流2.2变频器的基本构成与工作原理1.变频器的基本构成整流电

3、路:交流直流直流中间电路:滤波(平滑电流斩波制动输助电路)逆变电路:直流交流控制电路:实现主电路与控制电路隔离检测接口实现主电路各开关器件的通断控制交流变频算法,需要高性能的CPU,如DSP核心部分!2.2变频器的基本构成与工作原理1.变频器的基本构成2.2变频器的基本构成与工作原理1.变频器的基本构成关于控制电路的进一步说明:构成:主控制电路、电力电子器件驱动电路、信号检测电路、保护电路、外部接口电路地位：决定变频器的性能，是核心部分特点：模拟信号、数字信号混合系统要求：安全（设备、人员）可靠、抗干扰、小功耗发展方向：集成化、智能化（CPU）、可

4、编程、网络化2.2变频器的基本构成与工作原理2.逆变电路的工作原理回忆一下电力电子技术中的逆变电路？什么是逆变什么是有源逆变、无源逆变有源逆变发生的条件、逆变失败的原因。无源逆变器有哪两种类型，各有什么特点？电压型逆变器如何换流电流型逆变器如何换流？2.2变频器的基本构成与工作原理2.逆变电路的工作原理电路工作原理防电路直通电子器件性能的影响2.3变频器的种类1.变频器的分类方式变频器的分类方式很多，但主要分成面向设计和面向应用的两类分类方法：面向设计的分类方法：按照主电路特性分类：电压型、电流型按照开关方式分类：PAM、PWM和高载频PWM按照工作原理分类：V/

5、F控制、转差控制、矢量控制面向应用的分类方法通用变频器；高性能专用变频器;高频变频器;单相三相2.3变频器的种类2.按主电路的特性分类：电压型与电流型电压型变频器主电路（主要适用于通用型变频器）要点：电容—对直流电源稳压，通过整流或斩波得到的直流电压如果不经过电容，就会上下波动，对变频器运行性能不利。续流管—出现电机输出功率时，将能量反馈进电网。过压保护—反馈能量会使电容电压过高，要有放电措施。2.3变频器的种类2.按主电路的特性分类：电压型与电流型电流型变频器主电路（矢量控制型变频器）要点：电抗器—对直流电流源稳流，整流与电感共同形成电流源，通过控制各相电流达到

6、控制定子电压的目的。开关管—一般采用晶闸管、无需并联续流管。管子导通时间长短（120）—不同于电压型变频器（180）。2.3变频器的种类3.按逆变器开关方式分类：PAM、PWM、高载频PWMPAM—脉冲振幅调制控制整流电路—输出幅度可调节直流电压(流),相控整流或斩波。逆变电路—实现逆变与调频,开关频率与输出电压频率相同。优势:电机运行噪声小,效率高.缺点:调电压与调频率分开,控制电路复杂;电机低速运行转矩波动大.整流逆变幅度可调直流电源幅度与频率可调交流电源斩波2.3变频器的种类3.按逆变器开关方式分类：PAM、PWM、高载频PWMPAM—脉冲振幅调制控制电压型

7、PAM电路拓扑图2.3变频器的种类3.按逆变器开关方式分类：PAM、PWM、载波PWMPWM—脉冲宽度调制控制将正弦波(调制信号,目标信号)按一定间隔分成正弦脉冲序列;用等面积的矩形脉冲序列代替正弦脉冲序列(面积等效原理);脉冲序列的幅度一致—适用于电压型直流电源;(SPWM)大多数变频器采用这种方法!但是有些频率下电机会有噪声.2.3变频器的种类3.按逆变器开关方式分类：PAM、PWM、高载频PWM高载频PWM—载波频率10-20KHz以上,人耳听不到原理与PWM(SPWM)相同载波频率高于人耳可听的频率,降低电机运行噪声,用于低噪变频场合载波频率高-----开

8、关速度快电