变频器的作用及工作原理


    变频器的作用及工作原理 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。     变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。     VVVF:改变电压、改变频率 CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。    用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。    变频器的工作原理   我们知道,交流电动机的同步转速表达式位: n=60 f(1-s)/p (1) 式中 n———异步电动机的转速; f———异步电动机的频率; s———电动机转差率; p———电动机极对数。    由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。    变频器控制方式    低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。 1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式    其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。    电压空间矢量(SVPWM)控制方式    它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。    矢量控制(VC)方式    矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。    直接转矩控制(DTC)方式     1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。    矩阵式交—交控制方式    VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是: ——控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式; ——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别; ——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制; ——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。 矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

    下载文档到电脑,查找使用更方便

    文档的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

    需要 8 香币 [ 分享文档获得香币 ]

    下载文档

    相关文档

    变频器及其应用

    变频器及其应用 李小元(神东煤炭分公司石圪台煤矿 ****县大柳塔镇 719315) 摘 要 对变频器的基本常识及其及其原理和变频器程序编写及分析实例 关键词 变频器 原理 程序 实例 ...

    6年前   
    7972    0

    变频器调试服务单

    调试服务单  电机日常维护和使用: 1、电动机接线腔内及外壳接地螺栓必须可靠地接地。 2、电动机不允许长时间过载运行,否则电动机极易发热烧毁。 3、必须使用永磁同步专用变频器控制! ...

    7年前   
    9384    0

    新型全连锁复式风门的设计特征及作用原理

    新型全连锁复式风门的设计特征及作用原理  一、煤矿安全规程对井下风门的有关规定     风门是煤矿井下生产中最常见的通风设施之一,其作用主要是调节风量、通车、行人等。《煤矿安全规程》109...

    8年前   
    9800    0

    变频器应用于机的技术方案

           变频器应用于机的技术方案 一、变频器的选用: 用户提升机电机型号规格为95KW/110KW/132KW。相应地选用INVT矢量式CHV提升机变频器110KW/132KW/16...

    5年前   
    5659    0

    mm440变频器实习报告

    变频器技术实验 一、安全事项 危险 ● 当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,否则会发生触电。 ● 在前盖板拆下时请不要运行变频器,否则可能会接触到高电压端子和充电部分而造成触电...

    1年前   
    550    0

    变频器日常维护

    在变频器日常维护过程中,经常遇到各种各样的问题,如外围线路问题,参数设定不良或机械故障。如果是变频器出现故障,如何去判断是哪一部分问题,在这里略作介绍。  一、静态测试  1、测试整流电路  ...

    2周前   
    46    0

    内燃机的工作原理

    内燃机的工作原理 一、内燃机的构造和有关名词 为了说明内燃机的工作原理,首先介绍一下内燃机的构造和有关名词。柴油机的主体部分为圆柱的气缸体4个,在气缸体内有上下移动的圆柱形活塞,为了防止燃...

    6年前   
    7964    0

    OTL电路组成特点及工作原理教案

    OTL电路组成特点及工作原理教案 授课日期: 年 月 日 星期 课 题6.2 OTL电路组成特...

    2个月前   
    163    0

    飞行原理

    飞机的主要组成部分:机翼、机身、尾翼、起落装置、动力装置。 翼型参数:1展弦比λ:翼展与平均翼弦的比值。λ=L/b平均=L2/s机翼平面形状长短和宽窄的程度。2尖削比η:翼尖翼弦与翼根翼弦的...

    5年前   
    6621    0

    秘书工作的内容与作用

    秘书工作的内容与作用  (一).秘书工作的内容。秘书工作概括为广义和狭义两种。广义的即秘书部门的工作,也称办公室工作;狭义的即秘书业务工作,也就是有正式秘书职称的人员所应做好的工作。主要有以下...

    5年前   
    111    0

    广告的作用

    广告的作用  (1)广告可以传递信息,活跃经济。一种商品,在此地积压,通过广告宣传,可让需要者知道,前来购买,使商品畅销,成为抢手货,这样,不但搞活了经济,而且加快资金流动,提高经济效益。  ...

    5年前   
    89    0

    通信原理小结

    通信原理小结  总是上课时算是比较认真的,但是半期的时候还是没有搞懂它是干什么的,甚至到期末了,也只有零星的一点编码呀,带宽呀,调制啦,这样一些概念,但这些技术在一个通信系统中又是出于什么样的...

    7年前   
    140    0

    化工原理实习报告

    化工原理实习报告  实习生:马元明  指导老师:崔执应刘萍桂霞   时间:2011年6月  校外的实习就这样结束了,现在回想起来只一周校外实习给我们带来好多影响,让我们感觉对我们的专业有了更进...

    6年前   
    100    0

    专业投机原理

     专业投机原理 前言 正如同威廉彼得•汉米尔顿在他的著作《股市晴雨表》一书的前言所写的那样,前言多为一种辩解。在这里我也有很多希望加以解释的地方。 几年前,当我第一次关...

    10年前   
    4557    0

    DWI原理和应用

    一、DWI的概念1.定义:弥散又称扩散,是指分子从周围环境的热能中获取运动能量而使分子发生的一连串的、小的、随机的位移现象并相互碰撞,也称分子的热运动或布朗运动。2. DWI技术就是检测扩散运...

    3个月前   
    140    0

    品牌原理

    品牌原理(一) (更新日期: 2000-9-8 12:21:37)   序言   1、问题的提出   在品牌竞争的时代,市场营销的意义是否又发生了变化呢?在我们每天谈...

    11年前   
    4561    0

    变频器在使用中遇到的问题和故障防范

                             变频器在使用中遇到的问题和故障防范                                               由于使用方法不...

    1年前   
    491    0

    变频器的控制电路及几种常见故障

    随着变频器在工业生产中日益广泛的应用,了解变频器的结构,主要器件的电气特性和一些常用参数的作用及其常见故障对于实际工作越来越重要。

    6个月前   
    160    0

    变频器电源的故障检查及维修

    变频器电源的故障检查及维修变频器电源故障检查:    故障状态:上电后整机无反应,操作显示面板无显示。测量控制端子的24V、10V控制电源都为O。  故障实质:变频器的开关电源没有工作。  检...

    5个月前   
    207    0

    2007年中国变频器行业分析报告

    2007年中国变频器行业分析报告   1.中国变频器行业发展特征     上世纪80年代外资变频器产品开始进入我国市场,并且随着我国经济的高速发展和人们节能环保意识的增强,90年代以...

    10年前   
    30361    0

    文档贡献者

    小***库

    贡献于2020-10-15

    下载需要 8 香币 [香币充值 ]
    亲,您也可以通过 分享原创文档 来获得香币奖励!
    下载文档

    该用户的其他文档