DOC《题目：电气传动基础知识（总第3讲）》

题目:电气传动基础知识(总第3讲) 讲授内容提要: 变频器的分类、通用变频器的结构和工作原理.

教学目的: 掌握变频器的分类方法,通用变频器的结构,单相逆变工作原理、三相逆变工作原理. 教学重点: 重点通用变频器的结构,逆变工作原理. 教学难点: 逆变工作原理. 采用教具和教学手段: 多媒体图片展示及实物展示. 授课时间:2014年 9月 4日 授课地点:第一 教学楼

1203 教室 注:此页为每次课首页,教学过程后附;

以每次(两节)课为单元编写教案. 第三讲 1.5 变频器的分类 通常有以下几种分类方式.

1、按供电电源电压等级分类 变频器可以分为低压变频器和高压变频器两类.

2、按控制算法分类 变频器可以分为普通型变频器和高性能变频器两类.

3、按用途分类 变频器可以分为通用变频器和专用变频器两类.

4、按变换方法分类 变频器可以分为交-直-交变频器和交-交变频器两类.交-直-交变频器又称间接式变频器,包括电压型(中间直流滤波环节采用大电容滤波)和电流型(中间直流滤波环节采用大电感滤波)两种. 1.6 通用变频器的结构和工作原理

1、通用变频器的结构 通用变频器的基本结构有四个组成部分,分别是:整流部分、中间直流部分、逆变部分、控制电路部分. 1――整流部分,把来自电网的恒压恒频交流电变成直流电,通常采用三相不可控整流电路;

2――中间直流部分,把脉动的直流电变成比较平滑的直流电,并且和负载之间进行无功能量交换;

3――逆变部分,把直流电变换成变压变频交流电,通常采用SPWM逆变电路,其输出是SPWM脉冲电压,这个电压加到电动机负载上,经电感滤波变成接近正弦波的电流波形;

4――控制电路部分,用来产生逆变电路所需要的各种驱动信号,这些信号受外部指令决定,有频率、频率上升下降速率、外部通断控制、变频器内部各种各样的保护和反馈信号综合控制等. 交―直―交变频器的电路 主电路如下图:

一、主电路 1.整流电路 组成:VD1~VD6. 功能:将工频交流电整流为脉动直流电. 整流原理:二极管整流过程. 2.滤波电路 组成:C

1、C

2、R

1、R2. 功能:将脉动直流电变为较平滑的直流电. 原理:电容滤波原理、电阻分压原理. 3.逆变电路 组成:VT1~VT

6、VD7~VD12. 功能:将直流电变为频率和电压可调的三相交流电. 逆变原理:IGBT可控开关、SPWM原理. 4.指示电路 组成:R

4、HL. 5.制动单元 组成:VT

7、R5 功能:消耗电动机制动过程中的回馈能量,保护变频器. 制动单元工作原理:电动机制动时,回馈电流通过VD7~VD12给C

1、C2充电.当电容两端电压升到一定程度时,计算机控制VT7 导通,电容通过R5和VT7放电,电阻发热消耗能量,电容两端电压降低,电动机制动. 6.输入端子:R、S、T,连接电源. 7.输出端子:U、V、W,连接电动机.

二、控制电路 指为主电路提供控制信号,以完成电路输出调节、各种保护,实现输出指示的弱电电路.如图1-20下半部分. 各部分功能: 1.主控制板:单片机,变频器的控制中心 (1)整流部分(交―直) 整流器是变频器中用来将交流变成直流的部分,它可以由整流单元、滤波电路,开启电路、吸收回路组成. 1)整流单元(VD1~VD6) 整流单元是由VD1~VD6组成的三相整流桥,它们将工频380V的交流电整流成直流,平均直流电压可用下式表示: UD=1.35UL=1.35*380 = 513V UL――电源的线电压 2) 滤波电容(CF) 滤波电容CF的作用是对整流电压进行滤波.CF是一个大容量的电容器,它是电压型变频器的主要标志,对电流型变频器来说滤波的元件是电感. 3)开启电流吸收回路 在电压型变频器的二极管整流电路中,由于在电源接通时,CF中将有一个很大的充电电流,该电流有可能烧坏二极管,容量较大的还可以形成对电网的干扰.影响同一电源系统的其他装置的正常工作,所以在电路中加装了由RL , SL组成的限流回路,刚开机时,RL串入电路中,限制CF的充电电流,充到一定程度后SL闭合将其切除. (2)逆变部分 逆变部分的基本作用是将直流变成交流,是变频器的核心部分. 逆变桥 在图中,由V1~V6组成了三相逆变桥,V导通时相当于开关导通,V截止时相当于开关断开.现在常用的逆变管有绝缘栅双极晶体管(IGBT),大功率晶体管(GTR)、可关断晶闸管(GTO)、功率场效应管晶体管(MOSFET)等. 续流二极管(VD7~VD12) 续流二极管VD7~VD12 的功能有下面几个: 由于电动机是一种感性负载,工作时其无功电流返回直流电源需要VD7~VD12提供通路. 降速时电动机处于再生制动状态,VD7~VD12为再生电流提供返回直流的通路. 逆变时V1~V6快速高频率地交替切换,同一桥臂的两管交替地工作在导通和截止状态,在切换的过程中,也需要给线路的分布电感提供释放能量的通路. 3)缓冲电路(R01~R06 、 VD01~VD06 、C01~C06) 逆变管V1~V6每次导通状态切换成截止状态的关断瞬间,集电极和发射极之间的电压UCE极快的由0V升至直流电压值UD,这个过高的电压增长率会导致逆变管损坏,C01~C06的作用就是减小电压增长率.V1~V6每次由截止到导通瞬间,C01~C06上所充的电压(等于UD)将向V1~V6放电,该放电电流的初始值是很大的,R01~R06的作用就是减小C01~C06的放电电流.而VD01~VD06接入后,在V1~V6的关断过程中,使R01~R06不起作用.而在V1~V6的接通过程中,又迫使C01~C06的放电电流流经R01~R06 . (3)制动部分 制动电阻 变频调速在降速时处于再生制动状态,电动机回馈的能量到达直流电路,会使UD上升,这是很危险的.需要将这部分能量消耗掉,电路中的电阻RB就是用于消耗该部分能量的. 制动单元VB 制动单元由大功率晶体管VB(IGBT)及采样、比较和驱动电路构成,其功能是放电电流IB流过RB提供通路.