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變頻器是怎樣改變電機工作電源頻率的?

2023-01-20科學
變頻器是怎樣改變電機工作電源頻率的?

電機工作電源的頻率就是輸入電機定子側電壓的頻率,比如低壓電機的0~380V電壓,高壓電機0~3KV, 0~6KV ,0~10KV 電壓的振幅與頻率。

變頻器就是能改變輸出電壓頻率和振幅的裝置!

要講清楚,變頻器怎樣改變輸出電壓頻率的頻率?首先了解變頻器的分類

變頻器的種類很多,通常分成如下幾種形式進行分類:

交一-交變頻器: 又稱直接式變頻器,交一交變頻器將工頻交流電直接轉換成頻率和電壓均可調的交流電,然後將其供給馬達。
由於沒有中間環節,交一-交變頻器的變換效率高、過載能力強。由於此種變頻器連續可調的頻率範圍窄,其頻率一般在額定頻率的1/2以下,故它主要用於低速、大容量的拖動系統中。

圖1 交交變頻器結構
圖2 單相輸出交-交變頻電路輸出交流電壓波形

為了使輸出電壓的波形接近正弦波,可以按照正弦規律對控制角 \alpha 進行調變,即可得到如圖2所示的波形。調變方法是,在半個周期內讓變流器的控制角\alpha 按照正弦規律從90°逐漸減小到0°或某個值,然後再逐漸增大到90°。

交-交變頻器的優點是過載能力強;效率高;輸出波形較好。缺點是輸出頻率只有電源 頻率的1/3 ~1/2;功率因數低,需要補償裝置;雖然輸出波形較好,但變頻器的容量大,諧波相對也大,還需加裝濾波器;所用的元器件多,造價高。 交-交變頻的高(中)壓變頻器的容量較大,一般都在數千千瓦以上,大多用在冶金﹑鋼鐵行業的調速比要求不高的軋機﹑提升機等場合。

交一直一交變頻器: 交一直一交變頻器又稱間接式變頻器,變頻器先透過整流電路將工頻交流電透過整流電路轉換成脈動的直流電,再透過逆變電路把直流電逆變成頻率任意、連續可調的三相交流電,然後將其供給馬達。
由於把直流電逆變成交流電的環節比較容易控制,因此交一直一交變頻器在頻率調節範圍較寬,在改善頻率後馬達的特性等方面都有明顯的優勢。目前,此種變頻器的結構是普及套用最廣泛的一種變頻器,廣泛用於通用型變頻器中。

圖2 交直交變頻器結構

交直交變頻器的工作原理是借助微電子器件、電力電子器件和控制技術,先將工頻電源經過二極體整流成直流電,再由電力電子器件把直流電逆變為頻率可調的交流電源。 整流器 它的作用是把三相(或單相)交流電源整流成直流電。在SPWM變頻器中,大多采用全波整流電路。大多數中、小容量的變頻器中,整流器件采用不可控的整流二極體或者二極體模組。 逆變器 它的作用與整流器相反,是將直流電逆變為電壓和頻率可變的交流電,以實作交流電機變頻調速。逆變電路由開關器件構成,大多采用橋式電路,常稱逆變橋。在SPWM變頻器中,開關器件接受控制電路中SPWM調變訊號的控制,將直流電逆變成三相交流電。