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变频器是怎样改变电机工作电源频率的?

2023-01-20科学
变频器是怎样改变电机工作电源频率的?

电机工作电源的频率就是输入电机定子侧电压的频率,比如低压电机的0~380V电压,高压电机0~3KV, 0~6KV ,0~10KV 电压的幅度与频率。

变频器就是能改变输出电压频率和幅度的装置!

要讲清楚,变频器怎样改变输出电压频率的频率?首先了解变频器的分类

变频器的种类很多,通常分成如下几种形式进行分类:

交一-交变频器: 又称直接式变频器,交一交变频器将工频交流电直接转换成频率和电压均可调的交流电,然后将其供给电动机。
由于没有中间环节,交一-交变频器的变换效率高、过载能力强。由于此种变频器连续可调的频率范围窄,其频率一般在额定频率的1/2以下,故它主要用于低速、大容量的拖动系统中。

图1 交交变频器结构
图2 单相输出交-交变频电路输出交流电压波形

为了使输出电压的波形接近正弦波,可以按照正弦规律对控制角 \alpha 进行调制,即可得到如图2所示的波形。调制方法是,在半个周期内让变流器的控制角\alpha 按照正弦规律从90°逐渐减小到0°或某个值,然后再逐渐增大到90°。

交-交变频器的优点是过载能力强;效率高;输出波形较好。缺点是输出频率只有电源 频率的1/3 ~1/2;功率因数低,需要补偿装置;虽然输出波形较好,但变频器的容量大,谐波相对也大,还需加装滤波器;所用的元器件多,造价高。 交-交变频的高(中)压变频器的容量较大,一般都在数千千瓦以上,大多用在冶金﹑钢铁行业的调速比要求不高的轧机﹑提升机等场合。

交一直一交变频器: 交一直一交变频器又称间接式变频器,变频器先通过整流电路将工频交流电通过整流电路转换成脉动的直流电,再通过逆变电路把直流电逆变成频率任意、连续可调的三相交流电,然后将其供给电动机。
由于把直流电逆变成交流电的环节比较容易控制,因此交一直一交变频器在频率调节范围较宽,在改善频率后电动机的特性等方面都有明显的优势。目前,此种变频器的结构是普及应用最广泛的一种变频器,广泛用于通用型变频器中。

图2 交直交变频器结构

交直交变频器的工作原理是借助微电子器件、电力电子器件和控制技术,先将工频电源经过二极管整流成直流电,再由电力电子器件把直流电逆变为频率可调的交流电源。 整流器 它的作用是把三相(或单相)交流电源整流成直流电。在SPWM变频器中,大多采用全波整流电路。大多数中、小容量的变频器中,整流器件采用不可控的整流二极管或者二极管模块。 逆变器 它的作用与整流器相反,是将直流电逆变为电压和频率可变的交流电,以实现交流电机变频调速。逆变电路由开关器件构成,大多采用桥式电路,常称逆变桥。在SPWM变频器中,开关器件接受控制电路中SPWM调制信号的控制,将直流电逆变成三相交流电。