小结
1.交-直-交变频器的核心部分是逆变电路,由若干个开关器件构成,现代变频器所用的开关器件大多是IGBT管。其主体部分类似于大功率晶体管,而驱动部分则类似于绝缘栅场效应晶体管。
2.电动机在变频运行时,必须注意使磁通保持不变。其准确方法是保持反电动势与频率之比不变,实际方法则是在改变频率的同时,也改变电压。表明电压和频率之间关系的曲线称为U/f线,当kU=kf时,称为基本U/f线。变频器在输出最大电压时对应的频率称为基本频率。
目前,多数变频器采用正弦脉宽调制(SPWM)的方法实现电压与频率的同步改变。
3.变频器的主电路由整流和逆变两大部分组成。其要点如下:
1)整流部分须注意滤波电容器串联时的均压、限制接通电源时的充电电流等。
2)变频器运行的一大特点,是电动机内的磁场能和整流桥的滤波电容器之间不断地交换能量。所以逆变桥中,每个开关管旁边必须反并联一个二极管,以利于磁场能将电流反馈给滤波电容。
4.变频器的输出电流取决于电动机负载的轻重,与输出频率无关。
低频运行时,变频器的输出电压要随频率下降,根据能量守恒的原理,变频器的输入电流将小于输出电流。
因为直流电源与电动机绕组之间存在着能量交换,变频器经三相全波整流后的6个脉波对滤波电容器充电的有序性和放电的均等性都被破坏,所以三相输入电流是不平衡的。
5.变频器的输入电流中含有十分丰富的谐波成分,而所有的谐波电流都是无功电流,所以变频器输入侧的功率因数较低。
改善功率因数的主要方法是在电路内串联交流电抗器或直流电抗器,也可采用12脉波整流。
6.载波频率对变频器的影响:
1)载波频率高,变频器的输出电压将下降。
2)载波频率高,变频器允许输出的最大电流将减小。
3)载波频率低,电磁噪声将增大。
7.异步电动机在电压和频率成正比下降时,阻抗压降却并不随频率而减小。所以反电动势所占的比例将减小,从而磁通和临界转矩也都减小,影响了电动机的带负载能力。这是异步电动机在低频运行时必须解决的一个问题。
8.V/F控制方式的基本思想是在低频时,在电压和频率成正比的基础上,适当地补偿一点电压,以弥补阻抗压降所占比例增大的影响,称为转矩提升。变频器提供了两种或多种U/f线的类型供用户选择,用户还可以根据生产机械的具体工况,预置转矩提升量。
9.低频运行时,如转矩提升不足,电动机将带不动负载,转矩提升太大,又会导致电动机的磁路饱和,出现尖峰电流,甚至引起过电流跳闸。
10.矢量控制的基本思想是使异步电动机在变频时,能够具有像直流电动机那样的调速特点,从而获得与直流电动机类似的调速特性。矢量控制在实施时,须根据电动机的参数进行一系列的等效变换。所以其前提是必须了解电动机的参数。
在额定频率以下调频时,矢量控制可以使电动机的磁通始终保持为额定值。
11.矢量控制根据是否需要外部的转速反馈而分为有反馈矢量控制和无反馈矢量控制。对于大多数恒转矩负载,应尽量采用无反馈矢量控制方式。
12.直接转矩控制是通过对定子电压进行“棒-棒”控制而将转速和磁链的误差控制在允许范围内的。
13.变频电动机的主要特点:有专用的风扇、输出轴较长、加强槽绝缘等。
14.SPWM虽然很好地解决了变频、变压的问题,但也带来了一些额外的问题,如载波频率的影响和干扰问题等。
15.采用12脉波整流和三电平逆变可以较好地使上述问题得到改进。
16.变频器的外接主电路中
1)必须配置 空气断路器、输入接触器。
2)酌情配置 快速熔断器、输出接触器和热继电器。