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變頻器工作原理以及控制方式

2016-03-09 瀏覽量 1231

變頻器工作原理以及控制方式

變頻器工作概述和工作原理
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。
我們知道，交流電動機的同步轉速表達式位： ? n＝60 f(1－s)/p (1) ? 式中?
n———異步電動機的轉速； ? ? ? ? ? ? ? ?f———異步電動機的頻率； ??
s———電動機轉差率； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p———電動機極對數。?
由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的率、高性能的調速手段。

變頻器控制方式
1、直接轉矩控制(DTC)方式
2、電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
3、矩陣式交—交控制方式
4、U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
5、矢量控制(VC)方式
——自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機參數自動識別；?
——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式； ??
——算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制； ?
——實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號，對逆變器開關狀態進行控制。?
矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2％，無PG反饋)，高轉矩精度(<＋3％)；同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150％～200％轉矩。

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