变频技术

变频器的制动方式概述

不少生产机械在运行中需快速减速或停车,有些设备要求保持若干台设备前后一定转速差或拉伸率,这时会产生发电制动问题、使电动机运行于第二或第四象限。对变频器,若输出频率降低、电动机转速跟随频率同样降低,会产生制动过程,由制动产生的再生能量返回到变频器侧,这些功率可用电阻发热消耗或反馈回电网。为改善变频系统制动能力,不能依靠增加变频器容量来解决再生能量问题,需选用制动电阻、制动单元或功率再生变换器等选件。变频系统减速期间,产生的再生能量若不通过热消耗方式消耗掉,而把能量返送回变频器电源侧的方法叫“再生能…

IGBT 模块中吸收(谐振)电容和谐振电感的选择

1. 谐振电感的选择从电路工作过程分析可知,理想情况下谐振电感从零充电至预置电流 Ix 所需时间为  (5-7)预置电流 Ix 的选择取决于两个因素:一是保证续流二极管软关断,谐振电感充电时间应略长于主开关上续流二极管的反向恢复时间;二是为可靠进行谐振,Ix 应大于最大相输出电流一个固定数量,使谐振开始时谐振电感中储存足够能量。在此选择  (5-8)假定续流二极管反向恢复时间为 600 ns、取预置电流最大充电时间为 2000 ns=2 μs、母线电压 510 V、预置电流 Ix≈180 A,则…

变频器能耗制动的工作方式与选配

能耗制动采用在变频器直流侧设置制动单元组件、将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动,如图6-2 所示。这是处理再生能量最直接的办法,将再生能量通过专门能耗制动电路消耗在电阻上、转化为热能,故又称电阻制动,包括制动单元与制动电阻两部分。图6-2 能耗制动和制动单元、制动电阻的连接方式1. 制动单元制动单元的功能是当直流回路电压 Ud 超过规定限值(如 660 V 或 710 V)时接通耗能电路,使直流回路经制动电阻以热能方式释放能量。制动单元可分内置式与外置式:内置式适用于小功率通用变频器,外置式适…

MC9S12H256 微控制器的 PWM 模块特性

SPWM 变频调速系统因调速范围宽、功率因数高、对电网影响小、电动机运行平稳、可有效抑制低次谐波、可实现较大容量等优点而日益受重视,被视为很有发展前途的变频方案。随电力电子技术高速发展与智能控制技术广泛应用,当前设计的 SPWM 电动机变频调速系统摒弃了过去依赖逻辑电路(如比较器、三角波发生器等)的陈旧实现方式,而采用高性能 MCU 加一些专门 PWM 集成电路(如 HEF4752、SLE4520)构成。因 MC9S12H256 具有独立 PWM 通道、实现更为容易,加之 Motorola 出品…

变频器共用直流母线方式的回馈制动

对频繁启动、制动或四象限运行的电动机,如何处理制动过程不仅影响系统动态响应,还涉及经济效益问题。目前大部分通用变频器还不能通过单独一台变频器实现回馈制动。共用直流母线方式可实现再生能量回馈系统,将制动产生的再生能量充分利用,既节约电能又处理再生电能。1. 回馈制动工作原理通常意义上的异步电动机多传动系统包括整流桥、直流母线供电回路与若干逆变器,电动机所需能量以直流方式经 PWM 逆变器输出。多传动方式下,制动产生的再生能量反馈到直流回路,经直流回路可消耗在其他处于电动状态的电动机上;制动要求特别…

变频电源设计中智能化晶体管模块(IPM)的特点

日本三菱公司的 IPM 有四种电路形式:单管封装(H)、双管封装(D)、六合一封装(C)、七合一封装(R),如图5-1 所示。其中 C 型与 R 型是专为变频电源使用设计的。图5-1 三菱 IPM 的封装IPM 有精良的内置保护电路,可避免因系统失灵或过应力而使功率器件损坏;所设置的故障检测与速断装置允许在不牺牲可靠性的条件下最大限度地利用功率元件容量。内置保护功能框图如图5-2 所示。图5-2 IPM 的保护功能框图V1、I、FO、C 为控制端子,C、E 为主端子。若 IPM 模块其中一种保护…

变频器的直流制动方式与参数设定

1. 直流制动直流制动一般指当变频器输出频率接近为零、电动机转速降低到一定数值时,变频器改向异步电动机定子绕组通入直流,形成静止磁场,此时电动机处于能耗制动状态,转动着的转子切割该静止磁场而产生制动转矩、使电动机迅速停止。由于旋转系统储存的功能转换成电能并以热损耗形式消耗在异步电动机转子回路中,为防止电动机减速过程中形成的再生发电制动及直流制动过程中的发热,需在变频器直流环节接入制动单元/制动电阻。图6-5 直流制动机械特性交流电动机制动时的机械特性曲线如图6-5 所示,图中①为正常工作曲线、②…

变频电源设计中 IPM 的基本工作特性

1. IPM 的结构IPM 由高速、低功率的 IGBT 芯片和优选的门极驱动及保护电路构成(如图5-3 所示)。其中 IGBT 是 GTR 与 MOSFET 的复合,由 MOSFET 驱动 GTR,因而兼具两者优点。图5-3 D 型 IPM 结构及 IGBT 等效电路IPM 根据内部功率电路配置不同分为四类:H 型(一个 IGBT)、D 型(两个 IGBT)、C 型(六个 IGBT)与 R 型(七个 IGBT)。小功率 IPM 使用多层环氧绝缘系统,中大功率 IPM 使用陶瓷绝缘。2. IPM …

变频电源设计中 IPM 的选用方法

选用 IPM 时,首先根据变频电源容量(负载额定功率),同时考虑供电电源容量,确定其额定值和最大值,然后选择具体型号。选型时有两个主要方面需考虑:根据 IPM 过流动作数值确定峰值电流及适当的热设计,以保证结温峰值永远小于最大结温额定值、基板温度永远低于过热动作数值。峰值电流依负载功率额定值而定。表5-2 是根据 OC 动作数值与负载峰值电流给出的交流 220 V 感性负载推荐使用的 IPM 类型。负载峰值电流基于变频电源和负载工作的效率、功率因数、最大负载与电流脉动而设定。负载电流最大峰值可由…

基于 MC9S12H256 的谐振环节辅助开关控制技术

为更清楚说明谐振环节辅助开关的控制原理,先对软开关电路的工作过程作一简单说明。图4-16 单相全桥等效逆变电路图4-17 单相等效电路 ZVT 工作的原理波形图4-16、图4-17 分别给出谐振极零电压过渡三相逆变器电路的单相全桥等效电路与工作原理波形。极谐振零电压过渡(ZVT)基本工作原理:假定电路开始工作时负载电流方向如图4-16 所示(为正)、开关 S3、S4 处于开通状态、二极管 VD3、VD4 在续流。关断 S3、S4 之前,先在零电流条件下开通辅助开关 Sr3、Sr4,谐振回路谐振电…

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