變頻器的基本工作原理
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 15:32:00來(lái)源：
根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本控制規(guī)律和變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可知，變頻調(diào)速系統(tǒng)把電網(wǎng)提供的恒壓、恒頻交流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可調(diào)的電源，用它來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以獲得更靈活、高效的電動(dòng)機(jī)特性。所以可簡(jiǎn)單地把變頻調(diào)速系統(tǒng)稱為變頻電源，它提供市電和電動(dòng)機(jī)的接口。
從轉(zhuǎn)換方式上來(lái)說(shuō)，可以分為交一交變頻和交一直一交變頻兩類(lèi)轉(zhuǎn)換方式。交一交變頻方式—般在特大功率交流凋速系統(tǒng)中應(yīng)用，在這里不詳細(xì)介紹。交一直一交變頻方式是通用的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的頻率變換方式，是要重點(diǎn)討論的頻率變換方式。
交一直一交頻率變換方式和交一交頻率變換方式相比，在工作狀態(tài)上多了一個(gè)直流存在狀態(tài)，因此它是一種間接頻率變換方式，故它有更大的靈活性。交-直-交頻率變換方式可以分電壓源型和電流源型兩類(lèi)。
(1)電壓源型的特點(diǎn)是在直流中間回路中采用大容量的電容進(jìn)行濾波，育流回路電壓波形平直，輸出阻抗小，電壓不易變化，相當(dāng)于一個(gè)直流恒壓電源。逆變部分的電力電子開(kāi)關(guān)將直流電壓變換成交流電壓，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行。這種變換方式在中、小功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。
(2)電流源型的特點(diǎn)是在直流中間回路中采用具有較大電感的電抗器進(jìn)行濾波，直流電流波形平直，輸出阻抗很大，電流不易變化，相當(dāng)于—個(gè)直流恒流電源。逆變部分的電子開(kāi)關(guān)將直流電流變換成交流電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行。這種變換方式在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中有很大優(yōu)勢(shì)。
在早期的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，大多采用六拍階梯波的逆變方式，這種逆變方式只能實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制，它能輸出可調(diào)頻率的電源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，但是根據(jù)變頻調(diào)速要求，還要對(duì)電壓進(jìn)行相應(yīng)的控制，這只能通過(guò)在整流部分使用可控元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓調(diào)節(jié)。雖然實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速的基本要求，但是它控制復(fù)雜、控制特性差、系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能差。
隨著調(diào)速理論的發(fā)展和電力電子元件特性的提高，現(xiàn)在的交流調(diào)速系統(tǒng)中大多采用了PWM逆變控制方式。這種控制方式首先對(duì)整流部分做了簡(jiǎn)化，采用的是不可控元件，整流輸出的直流電壓經(jīng)過(guò)直流中間電路后，直接加到逆變器上，通過(guò)對(duì)逆變?cè)母咚偻ǎ瘮嗫刂戚敵鼍匦蚊}沖波。這種決定開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作順序和時(shí)間分配規(guī)律的控制方法稱為PWM方法。該方法通過(guò)改變輸出矩形脈沖的寬度來(lái)控制輸出交流基波電壓的幅值，通過(guò)改變調(diào)制周期控制輸出頻率。PWM控制方法在逆變器上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了變頻和調(diào)壓．簡(jiǎn)化了控制方法，提高了控制特性，系統(tǒng)響應(yīng)速度更快，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性得到顯著提高。