变频技术

脉冲调制型变频器的调压调频方式

在异步电动机恒转矩变频调速系统中，随着变频器输出频率的变化，必须相应调节输出电压；即使在输出频率不变的情况下，为补偿电网电压与负载变化引起的输出波动，也应适当调节输出电压。调压调频的方法很多，按输出电压与频率的控制方式可分为脉幅调制与脉宽调制。脉幅调制（Pulse Amplitude Modulation, PAM）通过改变电压源电压 Ed 或电流源电流 Id 的幅值进行输出控制，在逆变器部分只控制频率，在交流器部分控制输出电压或电流。脉宽调制（Pulse Width Modulation, P…

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变频器整流电路的三种类型及其可控方式

变频器采用的整流电路主要有两类：不可控整流电路与可控整流电路。1. 不可控整流电路不可控整流电路以二极管作为整流器件，整流过程不可控制。图4-3 为一种由二极管构成的三相不可控整流电路，输入三相工频电源时整流输出脉动的直流电压 Ud。图4-3 由二极管构成的三相不可控型整流电路2. 可控整流电路可控整流电路采用可控电力电子器件（如晶闸管、IGBT 等）作为整流器件，输出直流电压大小可通过改变开关器件的导通、关断来调节。常用可控整流电路以晶闸管整流为主，部分性能优良的变频器采用 PWM 整流电路。…

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谐振直流环节逆变器的基本原理与软开关技术

谐振直流环节逆变器有效改善了 PWM 技术开关损耗大的缺点。谐振型变频利用谐振原理使 PWM 逆变器开关器件在零电压或零电流下进行开关状态转换，即软开关技术；而 PWM 技术中功率器件在大电流、高电压状态下的开关转换属硬开关技术。在谐振型变频中，各功率器件开关损耗近似为零，可有效防止电磁干扰，大幅提高器件工作频率，并减小装置体积与重量。三相谐振直流环节逆变器的原理电路如图3-16 所示。Lr、Cr 组成串联谐振电路，插在直流输入电压与 PWM 逆变器之间，为逆变器提供周期性过零电压，使每一个桥臂…

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变频器滤波电路的类型、浪涌保护与均压措施

滤波电路用于对整流电路输出的波动较大的电压或电流进行平滑，为逆变电路提供波动小的直流电压或电流。滤波可采用大电容滤波或大电感（电抗）滤波：采用大电容滤波的电路为逆变电路提供稳定的直流电压，称电压型变频器；采用大电感滤波的电路提供稳定的直流电流，称电流型变频器。1. 电容滤波电路（1）电容滤波电路。如图4-6 所示，采用容量很大的电容作为滤波元件。工频电源经三相整流电路对滤波电容 C 充电，充至上正下负的直流电压 Ud，再向后级放电，如此循环。充电时电容电压上升、放电时下降，电压存在波动；电容容量…

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谐振直流环节逆变器的两种典型电路结构分析

谐振直流环节逆变器采用软开关技术，解决了硬开关难以避免的问题，几乎将器件开关损耗降至零，提高了逆变器的效率与开关频率，避免了关断时的高 du/dt、di/dt，因而无需缓冲电路，简化了主电路结构。但该方案也存在不足：逆变器开关器件承受的电压较高，约为直流电源电压的 2～3 倍，须采用耐高压功率器件；为实现零损耗，器件须在零电压下通断，而零电压到来时刻与 PWM 控制策略决定的开关时刻难以一致，存在时间误差，导致输出谐波增加。为此出现了多种电路拓扑，以下举两例说明。1. 并联谐振直流环节逆变器具有…

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变频器的制动电路及其工作原理

变频器通过改变输出交流电频率控制电动机转速。需要电动机减速时，逆变器输出交流电频率下降，由于惯性，电动机转子转速会短时高于定子绕组产生的旋转磁场转速，电动机处于再生发电制动状态，产生电动势经逆变电路对滤波电容反向充电，使电容两端电压升高。为防止减速再生制动时电容电压过高，同时提高减速制动速度，通常需在变频器中间电路设置制动电路。图4-10 虚线框内为制动电路，由 R1、VT 构成。减速控制过程中，电动机处于再生发电制动状态，绕组电动势经逆变电路对电容 C 充电，使 Ud 升高。为避免过高电压损坏…

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基于谐振直流环节的异步电动机磁场定向控制

图3-23 为采用谐振直流环节变频的异步电动机磁场定向控制系统原理图。图3-23 谐振直流环节变频器的异步电动机磁场定向控制系统原理图图3-24 逻辑控制电路该变频器由不控整流电路、谐振电路与 PWM 电压型逆变电路组成。谐振电路由 Lr、Cr 构成，插在直流环节滤波电容器 Cd 与逆变器之间，逆变器开关器件采用 MOSFET。由于采用谐振型变频器，开关器件在零电压或零电流下开通与关断，故无需缓冲电路及防止上、下桥臂直通的开关死区。逆变器开关顺序由比较器对基准电流与检测电流比较后确定。比较器输出…

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变频器逆变电路中的方波逆变器及其缓冲保护

图4-11 虚线框内为一种典型的三相桥式逆变器主电路。VT1～VT6 为大功率电力三极管，在控制电路（图中未画出）送来的脉冲控制下，方波逆变器按一定方式导通、关断，将直流电压 Ud 转换为三相交流方波电压送给电动机。通过改变三极管的通断频率可改变输出的三相交流电频率，实现对电动机的变频调速。由于输出为方波电压，故称为方波逆变器。图4-11 方波逆变器图中的 VD1～VD6 为续流二极管。在三极管导通、关断切换或电动机减速时，电动机绕组均会产生电动势，通过续流二极管对滤波电容 C 充电，将电能回馈…

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脉宽调制（PWM）控制的基本原理与技术特点

脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）控制通过对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端获得一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用以等效替代正弦波或所需波形。即在输出波形的半个周期内产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压呈正弦规律，从而获得平滑输出并抑制低次谐波。按照一定规则对各脉冲宽度进行调制，既可调节逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。如图4-1所示，为电压型交-直-交变频电路。为使输出电压与频率均受控，变频器通常由可控整流电路与逆变电路构成：前者用于改变输出电压，后…

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变频器逆变电路中的 SPWM 逆变器

方波逆变器输出的是方波信号，所含谐波成分较多，会使电动机发热、转矩脉动大，低速时影响转速平稳。解决这一问题的途径有二：一是采用多个方波逆变器组成多重方波逆变器，产生接近正弦波的信号驱动电动机；二是采用 SPWM 逆变器，产生与正弦波等效的 SPWM 波驱动电动机。图4-12 虚线框部分为 SPWM 逆变器的主电路。可见其主电路与方波逆变器基本相同，两者差异主要在于控制电路：SPWM 逆变器控制电路产生控制信号去控制主电路，使其产生 SPWM 波驱动电动机；而方波逆变器控制电路产生控制信号去控制主…

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