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變頻器

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,以實現電機的變速運行的設備,其中控制電路完成對主電路的控制,整流電路將交流電變換成直流電,直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,逆變電路將直流電再逆成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說,有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。

變頻器目前的主要品牌:

德國西門子,ABB,日本富士,日本三菱,日本安川,美國艾默生,法國施耐德,臺灣臺達,丹佛斯,羅克韋爾AB,歐姆龍等。

西門子變頻器

西門子變頻器

ABB變頻器

ABB變頻器

富士變頻器

富士變頻器

三菱變頻器

三菱變頻器

安川變頻器

安川變頻器

艾默生變頻器

艾默生變頻器

施耐德變頻器

施耐德變頻器

臺達變頻器

臺達變頻器

丹佛斯變頻器

丹佛斯變頻器

羅克韋爾AB(Allen-Bradley)變頻器

AB變頻器

歐姆龍變頻器

歐姆龍變頻器

 

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀60年代以后,電力電子器件經歷了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的發展過程,器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發展。20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代,作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣,并得出諸多優化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代后半期開始,美、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場并獲得了廣泛應用。

變頻器的分類方法有多種,按照主電路工作方式分類,可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關方式分類,可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器;按照工作原理分類,可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;按照用途分類,可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

VVVF:改變電壓、改變頻率CVCF:恒電壓、恒頻率。各國使用的交流供電電源,無論是用于家庭還是用于工廠,其電壓和頻率均為400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC)。

用于電機控制的變頻器,既可以改變電壓,又可以改變頻率。

變頻器工作原理:

主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類[1]:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

(1)整流器:最近大量使用的是二極管的變流器,它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器,由于其功率方向可逆,可以進行再生運轉。

(2)平波回路:在整流器整流后的直流電壓中,含有電源6倍頻率的脈動電壓,此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,采用電感和電容吸收脈動電壓(電流)。裝置容量小時,如果電源和主電路構成器件有余量,可以省去電感采用簡單的平波回路。

(3)逆變器:同整流器相反,逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。

控制電路是給異步電動機供電(電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路,它有頻率、電壓的“運算電路”,主電路的“電壓、電流檢測電路”,電動機的“速度檢測電路”,將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。

(1)運算電路:將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。

(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。

(3)驅動電路:驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。

(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。

(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。

相關鏈接:變頻器簡介