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变频器主电路各部分原理分析(三相整流、滤波、逆变电路)

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发表于 2020-4-12 17:01:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
变频器主电路主要包括:三相整流电路、滤波电路、逆变电路,附件分析了这三部分电路的原理。

交直交变频器原理


  • 定义:把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作变频器。
  • 构架:变频器可以分为四个主要部分。

68.001.jpg

  • 整流部分:将工频电源转换成直流功率。
  • 中间电路:  a.将直流电压变换成直流电流;

               b.使脉动的直流电压变得稳定平滑;

  3. 逆变部分:将直流功率转换成交流功率。

  4. 控制系统:将控制信号传送给整流部分、中间电路、逆变部分,也接收来自各个部分的信号,实现闭环控制。

68.002.jpg

  • 整流原理:将单相或者三相交流电变成脉动直流电。
  • 工频电源:我国的工频电源是频率为50HZ的正弦交流电。
  • 68.003.jpg
    正弦交流电的表示方法

u=Umsin(ωt+?);Um最大值  ω角频率  ?初相位

  • 表示正弦交流电的物理量

  ①周期、频率、角频率

  ω = 2πf = 2π/T 单位rad/s  T =1/f=2π/ω 单位s


②最大值、有效值、瞬时值

有效值:如果交流电和直流电分别通过同一电阻,两者在相同的时间内所消耗的电能相等(或所产生的焦耳热相同),则此直流电的数值就叫做交流电有效值的数值。

通常所说的交流电的电压、电流的值,如果没有特殊说明,都是指有效值,例如单相交流电压220伏,三相交流电压380伏;交流电工仪表测出的电压、电流值都是指有效值;交流电气设备铭牌上标注的电压、电流值也是指有效值。

③相位、初相位、相位差

   u=Umsin(ωt+?)中,ωt+?就是电压的相位;?就是初相位,即t=0时的相位;同频交流电的相位差,就是初相之差。

  •    单相桥式整流原理

68.004.jpg

           单相桥式整流电路

  • 当正弦交流电处于正半周时
  •    68.005.jpg
    当正弦交流电处于负半轴时
  •     68.006.jpg
    正弦交流电整个周期

无电容滤波,桥式整流电路中,输出的直流电压平均值是输入的正弦交流电压有效值的0.9倍;如果有大容量电容的滤波电路,空载情况下,输出的直流电压平均值就是输入的正弦交流电压有效值的1.41倍,接近正弦交流电压的最大值;有负载的条件下,输出的直流电压平均值就是输入的正弦交流电压有效值的1.2倍(经验值)。

  • 68.007.jpg
    三相对称工频交流电源:三相对称工频交流电是由三相发电机产生的频率相同、幅值相同、相位相差120度的三相对称正弦交流电。
  •     68.008.jpg
    三相桥式整流原理:根据优先导通原则,在每一瞬间,共 68.009.jpg
    阴极组中电位最高的二极管导通;共阳极组中电位最低的二极管导通。
  • 68.010.jpg
    周期第一阶段

b.周期第二阶段

68.011.jpg
68.012.jpg
c.周期第三阶段


68.013.jpg
d.周期第四阶段

  e.周期第五阶段

68.014.jpg
                                             

f.周期第六阶段   

  • 68.015.jpg
    68.016.jpg
    g.整个周期的波形:假如变频器三相整流输入端的电压为三相380V,则直流母线上的电压平均值为537伏左右。                                                        
  • 滤波原理:从示波器观察整流电路输出的波形,其中含有较大的脉动成分,称为纹波。为了得到比较理想的直流电,需要滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分。直流电中脉动成分的大小用脉动系数来表示。

1.电感元件的特性:通直流阻交流,通低频阻高频

  • 感抗:电感元件在电路中对交流电所起的阻碍作用。
  • 感抗的计算:XL=WL=2πfL

W角频率  f频率  L电感量

2.电容元件的特性:通交流阻直流,通高频阻低频

a.容抗:电容元件在电路中对交流电所起的阻碍作用。

  b.容抗的计算:XC=1/WC=1/2πfC

W角频率 f频率 C电容值

68.017.jpg
3.滤波电路:

  • 逆变原理:将直流电转化为交流电的装置,在变频器中,逆变是通过IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变模块来实现。
  • 68.018.jpg
    单相逆变原理

2.单相逆变电路特点

68.019.jpg 3.三相逆变原理

a.三相逆变电路

68.020.jpg

  • 68.021.jpg
    各个桥臂开关管的导通时间

  • 波形分析
  • 68.022.jpg
    电路各部分元器件实物图
  •           整流部分

68.023.jpg       68.024.jpg

68.025.jpg    68.026.jpg


68.027.jpg 68.028.jpg

  •           滤波部分

68.029.jpg     68.030.jpg 68.031.jpg

68.032.jpg 68.033.jpg 68.034.jpg

  •           逆变部分

68.035.jpg 68.036.jpg


68.037.jpg 68.038.jpg


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