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1、项目四 变频器的认识与操作4-1 认识交直交变频器的内部结构1.认识变频器的内部电路结构2.会分析逆变器的工作原理3.能正确阐述SPWM的基本原理及实现方法学习目标提纲一、变频器的应用二、变频器分类三、交直交变频器内部结构四、逆变电路的分析中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器1、交流（直流）电气拖动系统一、变频器的应用2、变频器在房间空调方面的应用 采用变频器控制房间空调，可连续地调节笼型电动机的转速，开始运行时，如果室温与设定温差很大，则采取高频率运行方式，随着温差变小则转向低频运行。3、变频器在电梯
2、的应用4、变频器在恒压供水系统中的应用 将通往用户的用水水管中的压力变化经压力传感器采集给变频器，再通过变频器与变频器中的设定值进行比较，根据变频器内置的PID功能进行数据处理，将数据处理的结果以运行频率的形式进行输出。当供水的压力低于设定压力，变频器就会将运行频率升高，反之则降低，并且可以根据压力变化的快慢进行差分调节。由于本系统采取了负反馈，当压力在上升到接近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID运算会自动减小执行量，从而降低变频器输出频率的波动，进而稳定压力。5、变频器在窑炉温度控制中的应用 某陶瓷厂采用变频器、微机温控器和精密计量泵组成温度控制系统，自动调节窑内工况，自动控制燃烧
3、过剩空气系数，使窑内燃烧始终处于最佳状态，减少了废气带走的热量，降低了窑内温差，缩短了烧成时间，提高了产品质量，降低了油耗。二、变频器的分类v按直流电源的性质分类电流型电压型v按变换的环节分类直接型（交-交）间接型（交-直-交）Company Namev按控制方式分类U/f控制转差频率控制矢量控制v按主开关器件分类：如以IGBT、BJT、GTO和SCR分类 国内流行的几种品牌：三菱变频器、富士变频器、欧姆龙变频器、西门子变频器等。三、交直交变频器的内部结构交直交变频器 由主电路和控制电路组成。主电路 主要由整流电路、滤波环节和逆变电路构成。控制电路 主要包括主控制电路、信号检测电路、基极驱动电
4、路、外部接口电路以及保护电路.1、认识主电路内部结构变频器主电路结构变频器控制电路结构2、认识控制电路内部结构1、单相逆变电路基本工作原理 其工作原理：当VT1 和VT4触发导通时，负载 R 上得到左正右负的电压uo。当VT2 和VT3 触发导通时，VT1 和VT4承受反压关断，则负载电压uo变为右正左负。只要控制两组晶闸管轮流切换，就可将电源的直流电逆变为负载上的交流电。四、逆变电路的分析2、逆变电路的换流方式 换流实质就是电流在由半导体器件组成的电路中不同桥臂之间的转移。在逆变电路中常用的换流方式有以下三种。器件换流利用电力电子器件自身的自关断能力（如全控型器件）进行换流。负载换流 当逆变
5、器输出电流超前电压（即带电容性负载）时，且流过晶闸管中的振荡电流自然过零时，则晶闸管将继续承受负载的反向电压，如果电流的超前时间大于晶闸管的关断时间，就能保证晶闸管完全恢复阻断能力，实现可靠换流。目前使用较多的并联和串联谐振式中频电源就属于此类换流。强迫换流 附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关断晶闸管。3、三相逆变电路、三相逆变电路电压型三相桥式逆变电路4、脉宽调制（PWM）型逆变电路形状不同而冲量相同的各种窄脉冲具体的实例说明“面积等效原理”u(t)电压窄脉冲，是电路的输入 i(t)输出电流，是电路的响应 冲量相等的各种窄脉冲的响应波形如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波若要
6、改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OwtUd-UdOwtUd-Ud单相桥式SPWM变频电路工作原理 工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo=Ud。V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0单极性PWM控制方式（单相桥逆变）o在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。ur正半周，V1保持通，V2保持断。当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud。当uruc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN=Ud/2。当urUuc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN=-Ud/2。当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通。uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2两种电平。uUV波形可由uUN-uVN得出，当1和6通时，uUV=Ud，当3和4通时，uUV=Ud，当1和3或4和6通时，uUV=0。线电压相电压输出线电压PWM波由Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共 5种电平组成。