變頻器基礎原理

    變頻器基礎原理

    控製方式

    1:VVVF是VariableVoltageandVariableFrequency的縮寫
，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。

    2:CVCF是ConstantVoltageandConstantFrequency的縮寫
，意為恒電壓
、恒頻率
，也就是人們所說的恒壓恒頻。

    VVC的控製原理

    在VVC中，控製電路用一個數學模型來計算電機負載變化時最佳的電機勵磁，並對負載加以補償。

    此外集成於ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件（IGBTS）的最佳開關時間。

    決定開關時間要遵循以下原則：

    數值上最大的一相在1/6個周期（60°）內保持它的正電位或負電位不變。

    其它兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦並達到所需的幅值（如下圖）
    與正弦控製PWM不同，VVCshiyijusuoxushuchudianyadeshuzilianglaigongzuode。zhenengbaozhengbianpinqideshuchudadaodianyadeedingzhi，dianjidianliuweizhengxianbo
，dianjideyunxingyudianjizhijiejieshidianshiyiyang。

    由於在變頻器計算最佳的輸出電壓時考慮了電機的常數（定子電阻和電感），所以可得到最佳的電機勵磁。

    因為變頻器連續的檢測負載電流，變頻器就能調節輸出電壓與負載相匹配，所以電機電壓可適應電機的類型
，跟隨負載的變化。

    VVC+的控製原理是將矢量調製的原理應用於固定電壓源PWM逆變器，這一控製建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。

    因為有功和無功電流成分對於控製係統來說都是很重要的
，控製電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ範圍內的動態性能，而在標準的PWMU/F驅動中0-10HZ範圍一般都存在著問題。

    利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關模式，可使氣隙轉矩的脈動很小（與使用同步PWM的變頻器相比）。

    用戶可以選擇自己最喜愛的工作原理，或者由逆變器依據散熱器的溫度來自動選擇控製原理。如果溫度低於75°C采用SFAVM原理來控製，當溫度高於75℃時就應用60°AVM原理。

    以下給出這兩個原理的概要

選擇	逆變器最大的開關頻率	特點
SFAVM	最大8kHz	1. 與同步60°PWM(VVC)相比，轉矩紋波小 2. 無“換擋” 3. 逆變器的開關損耗大
60°AVM	最大14kHz	1. 逆變器的開關損耗減少（與SFAVM相比減少1/3） 2. 與同步60°PWM(VVC)相比轉矩紋波小 3. 與SFAVM相比轉矩紋波相對大些

    如上圖所示

，電機模型為負載補償器和電壓矢量發生器分別計算額定的空載值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道實際的空載值就有可能更準確地估計電機軸的負載轉矩。

    與V/f控(kong)製(zhi)相(xiang)比(bi)，電(dian)壓(ya)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)在(zai)低(di)速(su)時(shi)很(hen)有(you)利(li)，傳(chuan)動(dong)的(de)動(dong)特(te)性(xing)可(ke)得(de)到(dao)明(ming)顯(xian)的(de)改(gai)善(shan)。此(ci)外(wai)因(yin)為(wei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)能(neng)更(geng)好(hao)地(di)估(gu)計(ji)負(fu)載(zai)轉(zhuan)矩(ju)，給(gei)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)的(de)矢(shi)量(liang)值(zhi)，與(yu)標(biao)量(liang)（僅有大小的值）控製的情況相比，電壓矢量控製還能得到很好的靜態特征[2]。

    各組成部分原理

    ziliushiniandaihouqiyilai
，youyuweichuliqihebandaotijishudefazhanjiqijiagedejiangdi

，shibianpinqifashenglehendadebianhua。danshi
，bianpinqidejibenyuanlibingmeiyoubian。

    變頻器可以分為四個主要部分：

    1、整流器：它與單相或三相交流電源相連接
，產生脈動的直流電壓。整流器有兩種基本類型---可控和不可控的。

    2
、中間電路：它有以下三種類型：

    a)將整流電壓變換成直流電流。

    b)使脈動的直流電壓變得穩定或平滑
，供逆變器使用。

    c)將整流後固定的直流電壓變換成可變的直流電壓。

    3、逆變器：它產生電動機電壓的頻率，另外
，一些逆變器還可以將固定的直流電壓變換成可變的交流電壓。

    4、控製電路：它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這部分的信號。具體被控製的部分取決於各個變頻器的設計。如下圖：

    上圖示出變頻器不同的設計及控製原理。圖中：

    1-可控整流器，

    2-不可控整流器，

    3-可變直流電流的中間電路，

    4-固定直流電壓的中間電路
，

    5-可變直流電壓的中間電路，

    6-脈衝幅度調試逆變器，

    7-脈衝寬度調製逆變器。

    電流逆變器：CSI（1+3+6）

    脈衝幅度調製逆變器：PAM（1+4+7），（2+5+7）

    脈衝寬度調製逆變器：PAM/VVC(2+4+7)

    為了全麵，還應該簡要的提一下沒有中間電路的直接變頻器。這種變頻器用於功率等級不兆瓦級的地方
，它們直接將50Hz電源變換為一個低頻電源
，其最大輸出頻率為30Hz。

    整流器

    變bian頻pin器qi中zhong的de整zheng流liu器qi可ke由you二er極ji管guan或huo晶jing閘zha管guan單dan獨du構gou成cheng
，也ye可ke由you兩liang者zhe共gong同tong構gou成cheng。由you二er極ji管guan構gou成cheng的de是shi不bu可ke控kong整zheng流liu器qi，有you晶jing閘zha管guan構gou成cheng的de是shi可ke控kong整zheng流liu器qi。二er極ji管guan和he晶jing閘zha管guan都dou用yong的de整zheng流liu器qi是shi半ban控kong整zheng流liu器qi。

    中間電路

    zhongjiandianlukekanzuoshiyigenengliangdecunchuzhuangzhi
，diandongjikeyitongguonibianqicongzhongjiandianluhuodenengliang。henibianqibutong
，zhongjiandianlukegenjusanzhongbutongdeyuanligoucheng。

    在zai使shi用yong電dian源yuan逆ni變bian器qi時shi
，中zhong間jian電dian路lu由you一yi個ge大da的de電dian感gan線xian圈quan構gou成cheng

，它ta隻zhi能neng與yu可ke控kong整zheng流liu器qi配pei合he使shi用yong。電dian感gan線xian圈quan將jiang整zheng流liu器qi輸shu出chu的de可ke變bian電dian流liu電dian壓ya轉zhuan換huan成cheng可ke變bian的de直zhi流liu電dian流liu。電dian機ji電dian壓ya的de大da小xiao取qu決jue於yu負fu載zai的de大da小xiao。

    中間電路的濾波器使斬波器輸出的方波電壓變得平滑。濾波器的電容和電感使輸出電壓在給定頻率下維持一定。

    中間電路還能提供如下一些附加功能，這取決於中間電路的設計。例如：

    l使整流器和逆變器解耦

    l減少諧波

    l儲存能量以承受斷續的負載波動

    逆變器

    逆變器是變頻器最後一個環節，其後與電動機相聯。它最終產生適當的輸出電壓。

    變頻器通過使輸出電壓適應負載的辦法
，保證在整個控製範圍內提供良好的運行條件。這方法是將電機的勵磁維持在最佳值。

    逆變器可以從中間電路得到以下三者之一。

    l可變直流電流

    l可變直流電壓

    l固定直流電壓

    zaiyishangmeizhongqingkuangxia
，nibianqidouyaoquebaogeidianjitigongkebiandeliang。huanjuhuashuo

，diandongjidianyadepinlvzongshiyounibianqichanshengde。ruguozhongjiandianlutigongdedianliuhuodianyashikebiande
，nibianqizhixutiaojiepinlvjike。ruguozhongjiandianluzhitigonggudingdedianya，zenibianqijiyaotiaojiediandongjidepinlv，haiyaotiaojiediandongjidedianya。

    晶(jing)閘(zha)管(guan)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)被(bei)頻(pin)率(lv)更(geng)好(hao)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)所(suo)取(qu)代(dai)
，因(yin)為(wei)晶(jing)體(ti)管(guan)可(ke)以(yi)更(geng)快(kuai)速(su)地(di)導(dao)通(tong)和(he)關(guan)斷(duan)。開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)取(qu)決(jue)於(yu)所(suo)用(yong)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)，典(dian)型(xing)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)在(zai)300Hz到20KHz之間。

    逆變器中的半導體器件
，由控製電路產生的信號使其導通和關斷。這些信號可以受到不同的控製。