新版变频器技术及应用...ppt

异步电动机发明于19世纪八十年代， 变频器成功于20世纪八十年代。 为什么期盼了
近百年？
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
1．3．1 交－直－交变频器的结构与原理
1．基本框图
图1－12 交－直－交变频器框图
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
2．单相逆变桥
图1－13 单相逆变桥原理 a）单相逆变桥电路 b）负载所得电压波形
3．定子绕组的等效电路与电动势平衡方程
图1－6 定子绕组的等效电路 a）主磁通和漏磁通 b）等效电路与电动势平衡
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
1．2．2 转子从定子侧吸收能量的作功过程
图1－7 异步电动机的磁路 a）定子电流的合成磁场 b）定子磁动势 c）转子磁动势的去磁作用
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导通条件：
除阳极加正向电压，必 须同时在门极与阴极之 间加一定的门极电压， 有足够的门极电流。 关断条件：
阳极电流小于维持电流 IH
晶闸管的几个特性
晶闸管具有可控性。 晶闸管具有单向导电性。 晶闸管一旦导通，门极 将失去控制作用。 导通后流过晶闸管的电流 由主电路电源和负载来决 定。
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
3．三相逆变桥
图1－14 三相逆变桥
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a）三相逆变电路 b）输出电压波形
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
1．3．2 逆变器件的条件与发展
1．逆变器件的条件
（1）能承受足够大的电压和 电流。
（2）允许长时间频繁地接通 和关断。
（3）接通和关断的控制必须 十分方便。
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
2．作功要点
作用的一方：电动机的电磁转矩
TM＝KTI2’ Φ1cosφ2
反作用的一方 ：负载的阻转矩TL 作功的标志：拖动系统以一定的转速
nM（＝nL）运行
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
1．2．4 小结
图1－11 能量传递小结..ຫໍສະໝຸດ 20..28
1．3 交－直－交变频器的构成及演变
（2）普及归功GTR（电力晶体管）
A
G
K 图1－17 GTR逆变 ａ）逆变电路 ｂ）电压波形 ｃ）电流波形
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
GTR特点
1.输出电压 可以采用脉宽调制方式，故输出电压为幅值等于直流电压的强脉冲序列，如图 (b)所示。 2.载波频率 由于GTR的开通和关断时间较长，故允许的载波频率较低，大部分变频器的上 限载波频率约为1.2～1.5kHz左右。 3.电流波形 因为载波频率较低，故电流的高次谐波成分较大，如图1-17(c)所示。这些高 次谐波电流将在硅钢片中形成涡流，并使硅钢片相互间因产生电磁力而振动，
f—电流的频率； p—磁极对数； nM—转子转速。
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5.调速方法
降低定子电压
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基频向下调速
转子串电阻
基频向上调速
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1．1 三相交流异步电动机简介
1．1．2 生产机械对无级调速的要求
图1－3 生产机械对无级调速的要求举例
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随着各种加工技术的不断进步，许多
生产机械对无级调速的要求也越来越 迫切。以50年代龙门刨床刨台的拖动 系统为例，其拖动系统采用Ｇ-Ｍ(发 电机-电动机组)调速系统，如图所示。 图中，直接拖动刨台的是直流电动机 DM，DM由直流发电机G1提供电源， G1又由交流电动机AM来带动，AM在 带动G1的同时，还带动一台励磁发电 机G2。G2发出的电，一方面为DM和 G1提供励磁电流，同时也为控制电路 提供电源。除此以外，为了改善DM 的机械特性，还采用了一台结构复杂、 价格昂贵的交磁放大机DMA。 可见，为了实现无级调速，简直已经 到了不惜工本的地步。这充分说明了: 生产机械对电动机进行无级调速的要 求是多么地迫切！
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e）输出机械能 f）一相等效电路
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
4．磁动势的平衡
图1－9 磁动势的平衡 a）磁动势的平衡 b）电流平衡 c）电流矢量图
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
1．2．3 负载得到机械能时的作功过程
1．能量的载体—机械的旋转系统
图1－10 拖动系统的转矩平衡
变频器技术及应用
第1章 变频器的主电路
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为什么要开发变频器？
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1．1 三相交流异步电动机简介
1．1．1 三相交流异步电动机的构造和原理
1．笼形转子异步电动机
图1－1 笼形转子异步电动机的构造
a）外形 b）定子 c）转子（短路绕组）
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1．1 三相交流异步电动机简介
2．绕线转子异步电动机
图1－15 逆变器件承受的电压和电流
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1．3 交－直－交变频器的构成及演变
2．逆变器件的发展
（1）起步始于晶闸管
图1－16 SCR逆变
ａ）逆变电路 ｂ）电压波形 ｃ）电流波形
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晶闸管的外形
小电流塑封式
大电流平板式
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小电流螺旋式
大电流螺旋式
图形符27 号
1．3 交－直－交变频器的构成及演变
图1－2 绕线转子异步电动机的构造 a）外形与接线 b）转子绕组
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1．1 三相交流异步电动机简介
3．旋转原理
图1－3 三相交流异步电动机的旋转原理
a）三相交变电流 b）三相绕组 c）旋转原理
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1．1 三相交流异步电动机简介
4．基本公式
n0—同步转速，即旋转磁场的转速。
n0＝
60 f p
1．2 电动机在能量转换中的作功过程
2．作功要点
作用的一方：定子绕组的磁动势I1N1 反作用的一方：转子绕组的磁动势I2’N1 作功的标志：磁路内有磁通Φ1
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
3．转子的等效电路
图1－8 转子的等效电路
a）笼形转子 b）转子电路 c）等效转子 d）等效静转子
1．能量的载体—电动机的定子电路
图1－5 定子取用电功率的电路 a）定子绕组 b）三相电路示意图 c）单相电路示意图 d）绕组的电动势
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
2．作功要点
作用的一方：电源电压U1 反作用的一方：定子绕组的反电动势E1 作功的标志：电路内有电流I1
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
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1．1 三相交流异步电动机简介
1．1．3 变频可以无级调速
图1－4 变频可以调速
设2p＝4，则： fX＝0～50Hz→n0＝0～1500r∕min
→nM＝0～1440 r∕min
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从电能到磁场能到机 械能的作功过程有 什么特点？
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1．2 电动机在能量转换中的作功过程
1．2．1 电动机从电网取用电功率时的作功过程