變頻器是怎樣變頻的？
●這里首先普及一下變頻器基本知識。
★變頻器的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用范圍
★變頻器的基本構(gòu)成
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換成另頻率電源的電能控制裝置。通俗地說,它是一種能改變施加于交流電動機(jī)的電源頻率值和電壓值的調(diào)速裝置。
交流變頻調(diào)速理論誕生于20世紀(jì)20年代,60年代后,隨著新型大功率電力電子器件的開發(fā)和先進(jìn)的微處理器的出現(xiàn),變頻調(diào)速技術(shù)得到迅速的發(fā)展,并最終廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。
交流變頻調(diào)速傳動克服了直流電動機(jī)的缺點(diǎn)(電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)保養(yǎng)工作量大等),發(fā)揮了交流電動機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)(結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)久耐用、動態(tài)響應(yīng)好、價(jià)廉等),并很好地解決了交流電動機(jī)調(diào)速性能先天不足的問題。可以說,變頻器是當(dāng)今最先進(jìn)、最有前途的一種交流電動機(jī)調(diào)速裝置。
變頻調(diào)速裝置能實(shí)現(xiàn)軟啟動、軟停車、無級調(diào)速以及特殊要求的增、減速特性等,具有顯著的節(jié)電效果。它具有過載、過壓、欠壓、短路、接地等保護(hù)功能,具有各種預(yù)警、預(yù)報(bào)信息和狀態(tài)信息及診斷功能,便于調(diào)試和監(jiān)控,可用于恒轉(zhuǎn)矩、平方轉(zhuǎn)矩和恒功率等各種負(fù)載。
變頻器由電力電子半導(dǎo)體器件(如整流模塊、GTO門1極可關(guān)斷晶閘管、GTR電力晶體管、IGBT絕緣柵雙極型晶體管、IPM智能功率模塊等)、電子器件(集成電路、開關(guān)電源、電阻、電容等)和微處理器(CPU)等組成。其基本構(gòu)成如下圖所示。
●變頻器由主電路、控制電路、操作顯示電路和保護(hù)電路四部分組成。
★主電路→給三相異步電動機(jī)提供調(diào)頻調(diào)壓的電力變換部分稱為主電路。主電路包括整流器、直流中間電路和逆變器。見下圖所示。
①整流器→它由全波整流橋組成,其作用是把工顏電源變換成直流電源,變績器多采用二極管整流器,也采用晶體管整流器。整流器的輸入端接有壓敏電阻網(wǎng)絡(luò),保護(hù)變頻器免受浪涌過電壓及大氣過電壓沖擊而損壞。
②直流中間電路→由于逆變器的負(fù)載為異步電動機(jī),屬于感性負(fù)載,因此在直流中間電路和電動機(jī)之間總會有無功功率交換,這種無功能量要靠直流中間電路的儲能元件電容器或電感器來緩沖。另外,直流中間電路對整流器的輸出進(jìn)行濾波,以藏小直流電壓或電流的波動。濾波電路又稱平波電路,一般通用變頻器采用電容濾波（平波）電路。
在直流電路里設(shè)有限流電路(由圖上中的限流電阻R及開關(guān)K構(gòu)成),以保護(hù)整流橋免受沖擊電流作用而損壞。
★設(shè)置制動回路的目的是,當(dāng)異步電動機(jī)負(fù)載在再生制動區(qū)域使用時(shí)(轉(zhuǎn)差率為負(fù)),再生能量將存儲在濾波電容器中,從而使直流環(huán)節(jié)電壓升離,為抑制電壓升島,利用制動同路中的制動電阻消耗掉直流電路中的再生能量,制動回路還可以采用可逆整流器把再生能量反饋給電網(wǎng)。
③逆變器→它與整流器的作用相反,是將直流電源變換成額事和電壓都任意可調(diào)的三相交流電源,逆變器的常見結(jié)構(gòu)是由6個功率開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路,它們的工作狀態(tài)受控于控制電路。
●控制電路(主控制電路CPU)→控制電路由運(yùn)算放太電路,檢測電路,控制信號的輸人、輸出電路,驅(qū)動電路等構(gòu)成,一般采用微機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制,主要靠軟件完成各種功能。
●操作顯示電路→這部分電路用于運(yùn)行操作、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)顯示和故障顯示。
●保護(hù)電路→這部分電路用于變頻器本身保護(hù)及電動機(jī)保護(hù)等。
?變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部接線如圖下所示。
(1)主控制電路(CPU)
①接收各種信號
a.在功能預(yù)置階段,接收各功能的預(yù)置信號。
b,接收從鍵盤或外接輸入端子輸入的給定信號。
c.接收從外接輸人端子或通信接口輸入的控制信號。
d.接收從檢測電路輸入的檢測信號。
e,接收從保護(hù)電路輸入的保護(hù)執(zhí)行信號等。
②進(jìn)行基本運(yùn)算最主要的運(yùn)算包括:
a.進(jìn)行矢量控制運(yùn)算或其他必要的運(yùn)算;
b.實(shí)時(shí)地計(jì)算出SPWM波形各切換點(diǎn)的時(shí)刻。
③輸出計(jì)算結(jié)果，
a.輸出至逆變管模塊的驅(qū)動電路,使逆變管按給定信及預(yù)置要求輸入SPWM。
b.輸出給顯示器，顯示當(dāng)前的各種狀態(tài)。
c.輸出給外接輸出控制端子。
d.向保護(hù)電路發(fā)出保護(hù)指令，以進(jìn)行保護(hù)。
●檢測電路→接收電壓、電流以及模塊溫度、電動機(jī)速度等采樣信號,并將其轉(zhuǎn)換成主控制電路所能接收的信號。
●保護(hù)電路→接收主控制電路輸入的保護(hù)指令,并實(shí)施保護(hù)。同時(shí)也直接從檢測電路輸入檢測信號,以便對某些緊急情況實(shí)施保護(hù)。保護(hù)電路可分為變頻器本身保護(hù)和異步電動機(jī)保護(hù)兩種。
以上為個人觀點(diǎn)，這里僅供提問者和頭條上的有需要了解變頻器基礎(chǔ)知識的閱讀者們參考一下。
知足常樂于湖北省鐘祥市2020.1.21日