文档介绍：变频器
一、变频器概述
二、变频器基本原理
三、变频器的保护功能
四、变频器的干扰及预防措施
五、变频器应用
一、变频器概述
三相交流异步电机的结构简单、坚固、运行可靠、价格低廉,在冶金、建材、矿山、化工等重工业领域发挥着巨大作用。人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电机来代替直流电机,从而降低成本,提高运行的可靠性。如果实现交流调速,每台电机将节能20%以上,而且在恒转矩条件下,能降低轴上的输出功率,既提高了电机效率,又可获得节能效果。
异步电机调速系统的种类很多,但是效率很高、性能最好、应用最广的是变频调速,它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统,是交流调速的主要发展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电,并构成开环或闭环系统,从而实现对交流电机的宽范围内无级调速。变频器可把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。
随着电力电子技术的发展,出现了高耐压、大功率、具有自关断的全控型电力电子器件,它具有驱动功率小、开关频率高等特点,应用在逆变电路中可极大提高变频的性能。
脉宽调制(PWM)变频就是把通讯系统中的调制技术推广应用到交流变频中,可使变频器具有良好的输出波形,降低了噪声和谐波,提高了系统的性能。
采用全数字微机控制技术,使变频器减小了体积、降低了成本、提高了效率、增强了功能。
以上三种技术的应用,使电机基本能够平稳运行、无噪声、无抖动。交流变频调速已成为电气调速传动的主流。目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用,而且已扩展到了工业生产的所有领域,以及空调器、洗衣机、电冰箱等家电中。
一、变频器概述
(一)变频器的功用
变频器的功用是将频率固定(通常为工频50HZ)的交流点(三相的或单相的)交换成频率连续可调的三相交流电源。
如下图 2. 1所示,变频器的输入端(R,S ,T)接至频率固定的三相交流电源,输出端(U,V, W)输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电,接至电机。
VVVF(Variation Voltage Variation Frequency)频率可变、电压可变。
(三)变频器的核心是电力电子器件及控制方式

20 世纪 80年代中期以前,变频装置功率回路主要采用第一代电力电子器件,以晶闸管元件为主,这种装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。
80年代中期以后采用第二代电力电子器件GTR. CTO, VDMOS-IGBT等制造的变频装置在性能和价格比上可以与直流调速装置相媲美。
随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展,第三代电力电子器件是20世纪90年代制造变频装置的主流产品,中小功率的变频调速装置(1-1000kw)主要采用IGBT,大功率的变频调速装置(1000-10000kW)采用GTO器件。
20世纪90年代末至今,电力电子器件的发展进入了第四代,如高压IGBT, IGCT, IEGT, SGCT、智能功率模块IPM等。

变频器用不同的控制方式,得到的调速性能、特性及用途是不同的。
控制方式大体分为开环控制及闭环控制。
开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方式
闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。
现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美,直接转矩控制直接取交流电动机参数进行控制,其方便准确精度高。
二、变频器基本原理
(一) 变频调速的构成
要实现变频调速,必须有频率可调的交流电源,但电力系统却只能提供固定频率的交流电源,因此需要一套变频装置来完成变频的任务。历史上曾出现过旋转变频机组,但由于存在许多缺点而现在很少使用。现代的变频器都是由大功率电子器件构成
的。相对于旋转变频机组,被称为静止式变频装置,是构成变频调速系统的中心环节。