变频器调速原理.doc

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1、一、调速：1．机械调速：在电动机轴上安装可调速的联轴节（如变间距皮带轮、液压联轴节、变速齿轮机构）2．变速电动机：交流变极电动机、直流发电机---直流电动机组二、交流电动机：同步速度n0=60f0/p转差率s=(n0-n)/n0n--转子转速p—极对数等值电路：U1:定子相电压I1、I2’:定、转子电流r1、r2’：定、转子电阻x1、x2’:定、转子电抗xm、rm:、励磁电抗和电阻E1、E2’:定、转子电动势I2’、E2’、r2’、x2’等转子参数是经过折算后得的值。输入功率：P1=m1·U1·I1·C

2、OSΦ1定子铜耗：PCu1=m1·I12·r1定子铁耗：PFe1=m1·Im2·rm转子铜耗：PCu2=m1·I2’2·r2’总机械功率：Pi=m1·i2’2·r2’·(1-s/s)异步电动机功率流程示意图：PM=P1-PCu1-PFe1(PM为电磁功率，P1为电网输入的电功率)Pi=PM-PCu2（Pi为总机械功率）P2=Pi-Pm(Pm为机械损耗，P2为电机轴的输出功率)电机的转矩平衡方程式：P2/ω=Pi/ω=Pm/ω或T2=T-Tm（ω为电机转子的旋转角速度,ω=2πn/60;T2为负载转矩；T

3、为电磁转矩）由此一系列关系式，还可得出异步电动机的转矩-转差率（转速）曲线，简称T-S曲线。三、电力半导体器件：1．晶闸管（SCR）：A为阳极；K为阴极；G为门极。2．门极可关断晶闸管（GTO）：可以利用G极的正、负极性来导通和关断电路。3．功率晶闸管（BJT）：亦称巨型晶体管（GTR）,类似于NPN的三极管，要在基极提供一定的电流才可正常工作。BJT主要工作于开关状态，即截止和饱合导通状态。4．功率场效应晶体管（MOSFET）：又称功率MOSFET。5．绝缘栅双极型晶体管（IGBT）：它是一种结合了B

4、JT&MOSFET两者特点的复合型器件，它既有MOS器件的工作速度快、驱动功率小的特点，又有大功率晶体管的电流能力大、导通压降低的优点。它是以功率晶体管BJT为主导元件、MOSFET为驱动元件的达林顿结构器件。6.其它新型器件：①静电感应晶闸管（SITH）②静电感应晶体管（SIT）③MOS控制晶闸管（MCT）①功率集成电路（PowerIC）7．电力半导体器件的比较：器件名称BJTGTOIGBTVDMOSSITSITH控制方式电流电流电压电压电压电压常态阻断阻断阻断阻断导通/关断导通/关断反向电压阻断能力

5、（V）<50500～6500200～250000500～4500正向阻断电压范围（V）100～1400500～9000200～250050～100050～1500500～4500正向电流范围（A）4003500400～100100～122002200正向导通电流密度（A/cm2）304060630100～500浪涌电流耐量3倍额定值10倍额定值5倍额定值5倍额定值5倍额定值10倍额定值最大开关速度（kHz）50105020Ｘ103200Ｘ103100门栅汲驱动功耗高中等很低低低中等dv/dt中等低高高高

6、高di/dt中等低高高高中等最高工作结温（℃）150125200200200200抗辐射能力差很差中等中等好好制造工艺复杂复杂很复杂很复杂很复杂很复杂典型线宽（mm）2050105、1055使用难易程度较难难中等很容易容易容易四、变频器的种类：1．从主回路分：交-直-交、交-交。交-直-交：可分为电压型（电路中直流部分接有大容量的电容器）可分为电流型（电路中直流部分接有大容量的电抗器）（用于频繁启动和运行于第四象限）交-交：中间不需要直流环节，又称为周波变频器。它由两套整流器组成。最高频率只能达到电源频

7、率的1/3～1/2，不能高速运行。变频器类别比较项目电流型电压型直流回路滤波环节电抗器电容器输出电压波形决定于负载，当负载为异步电动机时，近似为正铉波矩形输出电流波形矩形决定于逆变器电压与电动机的电动势，有较大谐波分量输出动态阻抗大小再生制动（发电制动）方便、不需附加设备需要附加电源策反并联逆变器过电流及短路保护容易困难动态特性快较慢，用PWM则快对晶闸管要求耐压高，对关断时间无严格要求一般耐压较低，关断时间要求短线路结构较简单较复杂适用范围单机、多机多机，变频或稳频电源五、PWM控制技术（脉宽调制）：

8、是一种电压和频率控制方法。可通过控制电压脉冲宽度或周期以达到改变电压目的，或可通过控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频的目的。六、n=n0(1-s)=60f0(1-s)/p①变级调速：即适用于恒转矩调速又适用于恒功率调速②定子调压调速：这是一种改变转差率的调速方法。它即非恒转矩调速，也非恒功率调速。定子电压越低，机械特性越软。③转子串电阻调速：也属于改变转差率的调速方法。④串极调速：⑤电磁转差离合器调速：⑥变频调速：电机定子的感应