变频器工作原理

变频器工作原理

直流—>振汤电路—> 变压器（隔离、变压）—> 父流输出

方波信号发生器使直流以50Hz的频率突变，用正弦和准正弦的振荡器，波形类似于长城的

垛口，一上一下的方波，突变量约为5V;再经过信号放大器使突变量扩大至12V左右；经

变压器升压至220V输出

怎样将直流电转换成交流电？

有三种方法：

1、用直流电源带动直流电动机----机械传动到交流发电机发出交流电；这是一种最古老的方法，但现在仍有人在用，特点是成本低，易维护。目前在大功率转换中还在使用。

2、用振荡器（就是目前市场上的逆变器）；这是比较先进的方法，成本高，多用于小功率变换；

3、机械振子变换器，其原理就是让直流电流断断续续，通过变压器后就能在变压器的次级输出交流电，这是一种比较老的方法，目前基本上已被淘汰。

现在日本发现一种有机物可以转换

2交流电是指电压或电流的幅值在0值附近震荡，也就是有正有负，方向会发生变化，而并

不一定是正弦的。

直流电也并不是恒定不变的，它的幅值也是可以变化的，但不会改变方向。也就是说恒为正

或恒为负。

在逆变器中不能单独应用可控硅，它仅仅是起一个开关作用，必须要由振荡电路来控制可控

硅的开/关状态，得到方波形的交流电，再经变压、滤波，得到较纯的正弦波交流电。

UPS电源（Uninterruptible Power System 不间断电源系统）利用逆变电路，即用直流电驱动

一个振荡器，产生交流振荡，一般得到的是方波。如果经过滤波电路去除50Hz的谐波，就能得到比较纯的50Hz交流电。

变频器1

把直流电逆变成不同频率的交流电， 或是把交流电变成直流电再逆变 或是把直流电变成交流电再把交流电变成直流电等技术的总称。 特点: 3.变频技术的发展 应交流电机无级调速的需要而诞生的。 自20世纪60年代以来， 电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展， 电气传动技术面临着一场革命，即

交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制技术已经成为发展趋势。

电机变 频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、 失去技术进步的一种主 要手段。变频调速以其优异的调速起动、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，得到 广泛应用。

变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换 (整流、逆 变)，又要处理信息的收集、交换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。 前者要解决与高电压大电流有关的技术问题，后者要解决控制模块的硬、软件开发问题

4. 变频调速的主要发展方向

(1) 实现高水平的控制

(2) 开发清洁电能的变流器

(3) 缩小装置的尺寸

(4) 高速度的数字控制

(5) 模拟器与计算机辅助设计 (CAD)技术

1.2变频技术的类型及用途

1. 变频技术的类型主要有以下几种

(1)

交-直变频技术(即整流技术) 通过整流元件实现功率

转换 。 1.1变频技术的概念

1•常用的调速方法 变极调速、定子调压调速、转差离合器调速

2.变频技术的概念 成不同频率的交流电， 电能不变，只有频率变。

(2) 直-直变频技术(即斩波技术)通过改变电力电子器件的通断时间即改变脉冲频率

或宽度，从而达到调节直流平均电压的目的

(3) 直-交变频技术(即逆变技术)利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。

(4) 交-交变频技术(即移相技术)通过控制电力电子器件

的导通与关断时间，实现

交流无触点的开关、调压、调光、调速等的目的

2. 变频技术的主要用途

(1) 标准50HZ电源对频率、电压波形和幅值及电网干扰等有较高要求的。

(2) 不间断电源(UPS) 停电时，将蓄电池的直流电逆变成50HZ的交流电，对设备临时供电。

(3) 中频装置广泛应用于金属熔炼、感应加热及机械零件的淬火。

(4) 变频调速产生频率、电压可调的电源。

(5) 节能降耗

1.3常用电力电子器件简介

1) 晶闸管(SCR) 没有自关断能力，逆变时需要另设换流电路，造成电路

结构复

杂，增加变频器成本。但由于元件容量大，在1000KVA以上的大容量变频器中得到广泛的

应用。

2) 门极可关断晶闸管(GTO)可通过门极信号控制导通和关断。它是利用门极反向电流而获得自关断能力，属于全控器件，无需换流电路。已经逐步取代SCR。

3) 电力晶体管(GTR) 是一种高反压晶体管，具有自关断能力，并有开关时间短、饱和压

降低和安全工作区宽等优点。它被广泛用于交直流电机调速、中频电源等电力变流装置中。

主要用作开关，工作于高电压大电流的场合，一般为模块化。

4) 功率场效应管(MOSFET) 根据门极电压的电场效应进行导通

与关断的单极晶

体管。具有自关断能力强、驱动功率小、工作速度高、无二次击穿现象、安全工作区宽等。用于小容量变频器中。

3)电力晶体管(GTR)主要特点:

输出电压可以采用脉宽调制方式

载波频率较低（开关时间较长）1.2-1.5KHZ

电流波形高次谐波成分较大，噪声大。

输出转矩与工频运行时相比，略有下降

5）绝缘栅双极晶体管（IGBT）集GTR和P-MOSFET的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压大电流等优点。目前中小容量变频器新产品中都采用它。适于高压的为HV-IGBT。

6）智能功率模块（IPM）是一种将功率开关器件及其驱动电路、保护电路等集成在同一封装内的集成模块。目前采用较多的是IGBT作为大功率开关器件的模块，器件模块内集成了电流传感器，可以检测过电流及短路电流。具有过电流保护、过载保护以及驱动电流电压不足时的保护功能。

7）集成门极换流晶闸管（IGCT）是一种中压、大功率半导体开关器件。它是将门极驱动电

路与门极换流晶闸管GCT集成于一体，集GTO和IGBT的优点于一身。

2.1变频器的基本结构

主要由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。

整流器将三相交流电转换成直流电。

中间直流环节中间直流储能环节，在它和电动机之间进行无功功率的交换。

控制电路常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。主

要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等，其控制方法可以采用模拟控制或数字控制。目前许多变频器已经采用微机来进行全数字控制，采用

尽可能简单的硬件电路，靠软件来完成各种功能。

1. 主控电路

2. 控制电源、采样及驱动电路