变频技术

PWM 逆变电路的异步调制与同步调制控制方式

在 PWM 逆变电路中，载波频率 fc 与调制信号频率 fr 之比 N=fc/fr 称为载波比。根据载波与信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 逆变电路可分为异步调制与同步调制两种控制方式。1. 异步调制方式载波信号与调制信号不保持同步关系的调制方式称为异步调制。图4-8 给出了异步调制三相 PWM 波形。异步调制中，调制信号频率 fr 变化时通常保持载波频率 fc 不变，故载波比 N 是变化的。这样在调制信号半个周期内输出脉冲个数不固定、相位不固定，正负半周期脉冲不对称，且半周期内前后 1…

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电压/频率（V/f）控制方式的原理、实现与特点

1. 电压/频率同调的原因电压/频率控制方式又称 V/f 控制，在控制主电路输出电源频率变化的同时调节输出电压。变频器通过改变输出交流电压频率来调节电动机转速，频率越高转速越快。调节频率的同时需改变输出电压，原因如下。①电动机绕组对交流电呈感性，输入频率高时绕组感抗大、流入电流偏小；频率降低时感抗减小、电流偏大，过大电流易烧坏绕组。因此频率升高时应提高电压，频率降低时应降低电压。②异步电动机运行时常希望高低速下均具有恒定转矩。理论与实践证明，只要异步电动机绕组的交流电压与频率之比为定值（U/f=…

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SPWM 逆变器及其模拟与数字控制模式

为减小谐波影响、提高电动机运行性能，宜采用对称的三相正弦波电源为三相交流电动机供电，因此 PWM 逆变器以正弦波作为参考信号，这种正弦波脉宽调制型逆变器称为 SPWM 逆变器。目前广泛应用的 PWM 逆变器均属 SPWM 逆变器。实现 SPWM 的控制方式有三种：模拟电路方式、数字电路方式，以及模拟与数字电路相结合的方式。以下介绍前两种。1. 模拟电路控制方式如图4-11所示，由模拟元器件构成的三角波与正弦波发生器分别产生三角载波信号 u△ 与参考正弦波信号 uR，送入电压比较器后产生 SPWM…

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转差频率控制（SF 控制）的原理、实现与特点

1. 转差频率控制原理转差频率控制又称 SF 控制，通过控制电动机旋转磁场频率与转子转速频率之差来控制转矩。异步电动机依靠定子绕组产生的旋转磁场带动转子旋转，转子转速略低于旋转磁场转速，两者之差称为转差 s。旋转磁场频率用 ω1 表示（ω1 与磁场旋转速度成正比），转子转速频率用 ω 表示。理论与实践证明，在转差不大的情况下，只要保持电动机磁通 Φ 不变，异步电动机转矩与转差频率 ωs（ωs=ω1-ω）成正比。由此可知，转差频率控制有两个要点：①控制时须保持电动机磁通 Φ 不变。磁通 Φ 的大小…

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用于 SPWM 控制的专用芯片与新型单片微处理器

1. 新型 SPWM 专用微处理器的主要性能目前用单片机产生 SPWM 信号时，通常按算法计算、查表、定时输出三相 SPWM 波形，再由外部硬件电路加延时与互锁生成六路信号。受运算速度与硬件限制，其调制频率及系统动态响应速度不高；在闭环控制变频调速系统中，采用一般微处理器实现纯数字的速度与电流闭环控制较为困难。随着大规模集成电路（LSIC）技术的发展，出现了多种用于电动机控制的新型专用单片微处理器，其主要性能指标如下。（1）基本指令数。为提高运算速度，几乎所有新型微处理器的指令均采用“管线”（P…

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异步电动机矢量控制原理、类型与应用场合

矢量控制通过控制变频器输出电流的大小、频率与相位来控制电动机转矩，进而调节转速。1. 矢量控制原理直流电动机调速性能优良，可通过改变励磁绕组电流或电枢绕组电流进行调速，具有调速范围宽、可实现无级调速等优点。为使异步电动机获得与直流电动机相近的调速性能，可采用矢量控制变频器。矢量控制依据直流电动机调速特点，将异步电动机定子绕组电流（即变频器输出电流）按矢量变换方法分解为励磁（磁场）电流分量与转矩（转子）电流分量，通过控制定子电流的大小与相位即可分别控制励磁电流与转矩电流，从而获得类直流电动机的良好…

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交-直-交型变频器的组成与工作原理

交-直-交型变频器先将工频电源转换为直流电源，再将直流电源转换为频率可变的交流电源提供给电动机，通过调节输出电源频率来控制电动机转速。其组成框图如图4-1 所示。图4-1 交-直-交型变频器组成框图对照框图，其工作原理为：工频交流电源经整流电路转换成脉动的直流电，直流电再经中间电路滤波平滑后送往逆变电路；在控制电路控制下，逆变电路将直流电转换成频率可变的交流电送给电动机，驱动电动机运转。改变逆变电路输出的交流电频率，电动机转速即发生相应变化。变频器中的整流电路、中间电路与逆变电路构成主体电路，用…

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异步电动机直接转矩控制（DTC）的原理与适用范围

直接转矩控制（DTC）是当前较为先进的交流异步电动机控制方式，但在中、小型变频器中应用较少。其核心思想是通过对定子磁链与电磁转矩的直接控制来确定逆变器的开关状态，从而无需建立复杂的数学模型及中间变换环节即可实现有效转矩控制。该方法特别适用于重载、起重、电力牵引、大惯量设备及电梯等拖动场合，且装置成本低、主电路较矢量控制简单、调试方便，但其控制精度略逊于矢量控制。直接转矩控制过程如图4-20所示：系统通过检测定子电流与电压，实时计算电磁转矩与磁链，并经速度调节器、转矩调节器、磁链调节器及开关模式器…

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PowerSmart10000 系列高压变频器的主要技术特点

PowerSmart10000 系列高压变频器为采用 9 单元串联结构的交-直-交电压源型变频器，额定输出电压分为 10 000 V 与 11 000 V 两个档次。其采用 54 脉冲整流技术，具有输入功率因数高、无需功率因数补偿装置的特点。该系列电平数为相电压 19 电平、线电压 37 电平，不需任何形式的滤波器；适用电动机功率为 190～5000 kW，工作频率 50/60 Hz 或更高。其他技术特点及使用范围见 6.1-1 节。PowerSmart10000 系列高压变频器主要包括变压器柜…

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1 kV 及以上变频器的标准试验项目及试验要求

变频器的标准试验项目见表9.1-3。表9.1-3 变频器标准试验项目①可在电力半导体器件短路的情况下进行绝缘试验，元器件制造商应已单独对其绝缘等级进行检查。②可采用功率小于指定电动机的电动机进行轻载试验，但电压与转速/频率范围应相匹配。③应在规定间隔时间内施加规定的短时过电流或实际负载启动顺序。④温度试验应验证对电力半导体及其他关键器件（如电容器、印刷电路板）要求的温度裕度；为记录半导体器件温度裕度，制造商应在试验前对其结温进行理论计算。各项试验要点1）绝缘试验应考虑最大瞬态与稳态电压峰值，以检…

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