变频器学习手册

变频器原理学习
电机使用变频器就是为了调速。

变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。

变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。

因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。

n=60f/p n是转速，f是频率，p是级对数
无源逆变电路：工业中用的特殊交流电源分为：
1：变频变压电源VVVF（主要用于交流电动机调速）变频器
中小功率采用电力晶体管（GTR）容量较大时多用可关断晶闸管（GTO）或者晶闸管逆变器。

2：恒频恒压电源CVCF（主要用于UPS）
中小容量多用电力晶体管GTR或者MOSFET逆变器，大功率多用晶闸管或者GTO 逆变器。

3：感应加热用交流电源
频率较低，用晶闸管逆变器较多，高频电源中，小功率的用MOSFET逆变器，大功率的还在用电子管自励振荡器。

变频器自学系列-变频器主电路的功能分析
634人阅读 | 0条评论发布于：2009-11-30 20:01:00
这里主要分析一下变频器的主回路图，分析一下一些硬件的功能和作用。

一?首先说整流电路
???? 整流一共有2种方式整流，可控（晶闸管）和不可控的（二极管）
???? 他们都有单向导电性，但是晶闸管必须在控制极加上控制电压后才可以正向导通；????? 晶闸管主要用来整流，二极管除了整流，还可以检波、稳压。

二极管就2个极，晶闸管三个极，阴极阳极和控制极。

（1）晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅，用作整流。

（2）各类整流二极管，肖特基二极管，半桥堆（2只整流二极管），全桥堆（4只整流二极管）。

这些统称整流桥。

下面讲下判断二极管和晶闸管是否被损坏的方法：
晶闸管的测量方法：
???? 判别管脚：万用表置于（×10或×1）档，测量晶闸管任意两脚间的电阻，当指示为低阻值时，黑表笔所接的是控制极，红表笔所接的是阴极，余下的一脚为阳极，其它情况下阻值均应为无穷大，否则该管可能是坏的。

???? 触发检测：万用表置于（×10或×1）档，将黑表笔接阳极，红表笔接阴极，万用表指示为不通（零偏），此时如果让控制极接触一下黑表笔，万用表应指示导通（接近满偏），即使断开控制极，只要阳极与阴极保持与表笔接触，就能一直维持导通状态，如果上述测量过程必能顺利进行，说明管子坏啦。

?二极管的测量方法
???? 万用表置于（×100或×1k）档,两表笔分别接二极管的两个电极，测量一个结果后，对调两表笔再测量一个结果。

两次测量的结果中，一次的阻值较大（为反向电阻），一次的阻值较小（为正向电阻）。

如果正反向电阻值相差越大，说明二极管的单向导电特性越好。

???? 如果正反向阻值均接近零，说明二极管内部已击穿短路或漏电严重，如果正反向阻值均为无穷大，说明二极管已开路损坏。

二?现在讲一下滤波电路
??? 从图中我们可以看到有一个K8的开关和K8电阻，这个是一个限流控制。

在合闸瞬间，整流桥两端（P、N之间）相当于短路。

因此，在合上电源时，就出现了个问题是：有很大的冲击电流，这有可能损坏整流管。

??? 所以我们采用了限流电阻，将瞬时的电压都加到限流电阻上，待滤波充电电容两端电压上去后，再闭合K8接触器将限流电阻旁路。

这种方法就减少了瞬间大电流的冲击。

这样子的话就需要选择限流电阻的阻值和容量。

当输入电压为380V（变直流为515V），输入为电压为500V（变直流为710V），当这么大的直流电压加在这个限流电阻上，那是不是我们得选一个大电阻和大容量的电阻呢，其实不是这样。

因为充电的时间很短，一般的充电时间为1S左右，而在限流电阻上处于500V的时间就更短，所以在一个相对较短的时间来接受一个高压的冲击，我们一般选择R>50欧，容量P>50W就可以了。

?? 下面讲一下滤波充电电路，由图可知，是由两个滤波电容和电阻并联构成。

我们知道电容是来滤波充电的，那为什么要2个呢，为什么要并联电阻呢。

首先第一个问题，那是生产水平的问题。

迄今为止，全世界生产的电解电容器的最高耐压，只有500V，而380V全波整流后的峰值电压是537V。

按照国家规定，电源电压的允许上限误差是＋10%，即
418V，全波整流后的峰值电压是591V。

此外，变频器在运行过程中允许的最高直流电压可达（700～800）V，而在逆变的过渡过程中，瞬间的直流电压甚至可能高达1000V呢。

所以，只能用两组电容器串联来解决。

第二个问题，这个电阻是均压电阻，就是说使两个电容器两端电压都保持一个平衡的值，不会一个太大一个太小，如何实现的呢。

比如说C1两端是400V，C2是300V，两个电阻阻值一样，那么流过R1的电流会大于R2的，那么多余的电流就会流向C2，使彼此达到一个平衡。

这个R1,R2的阻值一般为几十K欧姆。

三现在讲一下逆变电路
???? 按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器等。

又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。

前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管(IGBT)等均属于这一类。

???? 按逆变器控制方式分，可分为调频式(PFM)逆变器和调脉宽式(PWM)逆变器。

?1? IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

?2? MOSEFT全称功率场效应晶体管。

它的三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(G)。

主要优点：热稳定性好、安全工作区大。

缺点：击穿电压低，工作电流小。

IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物。

它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。

特点：击穿电压可达1200V，集电极最大饱和电流已超过1500A。

由IGBT作为逆变器件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。

以IGBT为逆变器件的逆变电路。

其主要特点如下：
1、载波频率高
大多数变频器的载波频率可在3～15kHz的范围内任意可调。

2、电流波形大为改善
载波频率高的结果是电流的谐波成分减小，电流波形十分接近正弦波，故电磁噪声减小，而电动机的转矩增大。

3、控制功耗减小
IGBT的驱动电路取用电流极小，几乎不损耗功率。

4、瞬间停电可以不停机
这是因为IGBT的栅极电流极小，停电后，栅极控制电压衰减较慢，IGBT不会立即进入放大状态。

在变频器的逆变部分,为什么要并联续流二极管?
具体的电路图解释起来就比较复杂了，所以讲讲原理，首先我们知道变频器输出的是PWM 波，这种波是由逆变桥通过spwm或者svpwm调制而形成的，它的负载是电机，而电机是一种感性负载，所以它必然要向电源侧返回能量，也就是我们所说的无功功率（其实就是电感中储存的能量，呵呵）所以，我们在设计逆变系统时，必须给无功功率返回电网提供回路，这样才不至于烧毁逆变桥上的IGBT等器件，如果没有这些续流二极管，IGBT就会被反向击穿。

在现如今使用较多的如变频器等设备中包含有整流和逆变等变流电路，其中用到的续流二极管，一般都是在变频器内部的直流母线上加续流二极管，那是因为如果负载是电感元件时当母线上大容量的逆变器发生故障时，直流母线上会产生巨大的反向浪涌能量，此时,我们需要给这些能量提供一个泻放通道,否则巨大的能量将击穿或烧毁小逆变器. 而这个通道就需要二极管来构成,故应为续流二极管.。