变频器主电路中的可控整流电路
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单向可控硅的原理及测试可控硅的意思:可控的硅整流器,其整流输出电压是受控的,常与移相或过零触发电路配合,应用于交、直流调压电路。
可控硅是在晶体管基础上发展起来的一种集成式半导体器件。
单向可控硅的等效原理及测量电路见下图1:AKGP N P NKGGKGA图1 可控硅器件等效及测量电路单向可控硅为具有三个PN 结的四层结构,由最外层的P 层、N 层引出两个电极——阳极A 和阴极K ,由中间的P 层引出控制极G 。
电路符号好像为一只二极管,但好多一个引出电极——控制极或触发极G 。
SCR 或MCR 为英文缩写名称。
从控制原理上可等效为一只PNP 三极管与一只NPN 三极管的连接电路,两管的基极电流和集电极电流互为通路,具有强烈的正反反馈作用。
一旦从G 、K 回路输入NPN 管子的基极电流,由于正反馈作用,两管将迅即进入饱合导通状态。
可控硅导通之后,它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持,即使控制电流(电压)消失,可控硅仍处于导通状态。
控制信号U GK 的作用仅仅是触发可控硅使其导通,导通之后,控制信号便失去控制作用。
单向可控硅的导通需要两个条件: 1)、A 、K 之间加正向电压;2)、G 、K 之间输入一个正向触发电流信号,无论是直流或脉冲信号。
若欲使可控硅关断,也有两个关断条件: 1)、使正向导通电流值小于其工作维持电流值; 2)、使A 、K 之间电压反向。
可见,可控硅器件若用于直流电路,一旦为触发信号开通,并保持一定幅度的流通电流的话,则可控硅会一直保持开通状态。
除非将电源开断一次,才能使其关断。
若用于交流电路,则在其承受正向电压期间,若接受一个触发信号,则一直保持导通,直到电压过零点到来,因无流通电流而自行关断。
在承受反向电压期间,即使送入触发信号,可控硅也因A 、K 间电压反向,而保持于截止状态。
可控硅器件因工艺上的离散性,其触发电压、触发电流值与导通压降,很难有统一的标准。
可控硅器件控制本质上如同三极管一样,为电流控制器件。
高压变频器工作原理引言高压变频器是一种能够将电源输入的交流电转换为可供高压设备使用的交流电的设备。
它通过调节电源的频率和电压,以适应不同的高压设备工作要求。
本文将介绍高压变频器的工作原理和基本构造,以及其在工业领域中的应用。
工作原理高压变频器的工作原理基于功率电子技术和控制电路技术。
它主要由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
整流器整流器的主要作用是将交流电源输入转换为直流电。
当前流电路常用的整流器有整流二极管和可控整流器两种类型。
整流二极管只能将交流电转换为单向的直流电,而可控整流器可以通过调整控制信号来改变输出电流的型式。
滤波器滤波器用于平滑整流后的直流电,以减小电压和电流的纹波。
常用的滤波器包括电感滤波器和电容滤波器。
电感滤波器通过电感元件对电压进行滤波,而电容滤波器则通过电容元件对电流进行滤波。
逆变器逆变器是将滤波后的直流电转换为交流电的关键组件。
逆变器可以将直流电转换为不同频率和电压的交流电。
逆变器一般采用可控硅、可控三极管等元件,通过控制这些元件的导通和截止,可以实现输出波形的调节。
控制器控制器是高压变频器的智能调节和控制中心。
它通过接收输入信号,如运行状态、速度、电流等信息,来控制整个系统的运行。
控制器可以采用多种控制算法,如PID控制、模糊控制等,以实现高精度的调节和控制。
基本构造高压变频器的基本构造包括变频器主电路、控制电路、散热系统和保护系统。
变频器主电路变频器主电路是高压变频器的核心部分,它包括整流器、滤波器和逆变器。
主电路的设计和选型直接影响到高压变频器的性能和稳定性。
控制电路控制电路负责接收输入信号并对其进行处理,然后通过控制信号来控制整个系统的运行。
控制电路通常由微处理器、传感器、模拟与数字转换器等组成。
散热系统高压变频器的工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散热,可能会引起温度升高,影响系统的可靠性和寿命。
因此,高压变频器通常配备散热系统,如散热器、风扇等。
保护系统保护系统是为了保护高压变频器和被控制设备免受损坏而设计的。
变频器电路图-整流、滤波、电源及电压检测电路以下仅仅对变频器电路图-整流、滤波、电源及电压检测电路的分析,好象论坛上发不了图纸.1. 整流滤波部分电路三相220V电压由端子J3的T、S、R引入,加至整流模块D55(SKD25-08)的交流输入端,在输出端得到直流电压,RV1是压敏电阻,当整流电压超过额定电压385V时,压敏电阻呈短路状态,短路的大电流会引起前级空开跳闸,从而保护后级电路不受高压损坏。
整流后的电压通过负温度系数热敏电阻RT5、RT6给滤波电容C133、C163充电。
负温度系数热敏电阻的特点是:自身温度超高,阻值赿低,因为这个特点,变频器刚上电瞬间,RT5、RT6处于冷态,阻值相对较大,限制了初始充电电流大小,从而避免了大电流对电路的冲击。
2. 直流电压检测部分电路电阻R81、R65、R51、R77、R71、R52、R62、R39、R40组成串联分压电路,从电阻上分得的电压分别加到U15(TL084)的三个运放组成的射极跟随器的同向输入端,在各自的输出端得到跟输入端相同的电压(输出电压的驱动能力得到加强)。
U13(LM339)是4个比较器芯片,因为是集电集开路输出形式,所以输出端都接有上接电阻,这几组比较器的比较参考电压由Q1(TL431)组成的高精度稳压电路提供,调整电位器R9可以调节参考电压的大小,此电路中参考电压是6.74V。
如果直流母线上的电压变化,势必使比较器的输入电压变化,当其变化到超过6.74V的比较值时,则各比较器输出电平翻转,母线电压过低则驱动光耦U1(TLP181)输出低电平,CPU接收这个信号后报电压低故障。
母线电压过高则U10(TL082)的第7脚输出高电平,通过模拟开关U73(DG418)从其第8脚输出高电平,从而驱动刹车电路,同时LED DS7点亮指示刹车电路动作。
由整流二极管D5、D6、D7、D18、D19、D20组成的整流电路输出脉动直流电,其后级的检测电路可对交流电压过低的情况进行实时检测,检测报警信号也通过光耦U1输出。
变频器控制电路原理图变频器的组成由主电路和控制电路组成主电路由整流器中间直流环节逆变器组成先看主电路原理图三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后,正极送入到缓冲电阻RL中,RL的作用是防止电流忽然变大。
经过一段时间电流趋于稳定后,晶闸管或继电器的触点会导通短路掉缓冲电阻RL ,这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上,这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。
由于一个电容的耐压有限,所以把两个电容串起来用。
耐压就提高了一倍。
又因为两个电容的容量不一样的话,分压会不同,所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ,这样,CF1 和CF2 上的电压就一样了。
继续往下看,HL 是主电路的电源指示灯,串联了一个限流电阻接在了正负电压之间,这样三相电源一加进来,HL就会发光,指示电源送入。
接着,直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间,VB的导通由控制电路控制,VB上还串联了变频器的制动电阻RB,组成了变频器制动回路。
我们知道,由于电极的绕组是感性负载,在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势,这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高,这个电压高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。
当有反向电压产生时,控制回路控制VB导通,电压就会通过VB在电阻RB释放掉。
当电机较大时,还可并联外接电阻。
一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的,如果断开,这里可以接外加的支流电抗器,直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。
直流母线电压加到V1~V6 六个逆变管上,这六个大功率晶体管叫IGBT ,基极由控制电路控制。
控制电路控制某三个管子的导通给电机绕组内提供电流,产生磁场使电机运转。
例如:某一时刻,V1 V2 V6 受基极控制导通,电流经U相流入电机绕组,经V W 相流入负极。
下一时刻同理,只要不断的切换,就把直流电变成了交流电,供电机运转。
简述变频器主电路组成及各部分功能变频器是一种用于改变交流电电压和频率的电子器件,它能够将电源输入的恒定频率交流电转换为需要的输出频率。
变频器主电路由多个部分组成,每个部分都有其特定的功能。
1. 输入滤波电路:输入滤波电路主要用于将电网的交流电进行滤波,去除电网中的高次谐波和干扰信号,确保稳定的输入电源。
这样可以有效地减小电源对变频器的影响,保证变频器工作的稳定性和可靠性。
2. 整流电路:整流电路用于将输入电源中的交流电转换为直流电电压,供给其他部分使用。
根据不同的设计需求,整流电路可以采用全桥、半桥、单整流桥等不同的结构,以及各种整流器电路。
3. 逆变电路:逆变电路是变频器的核心部分,它将直流电转换为需要的交流电。
逆变电路一般采用可控硅或者晶闸管等器件,通过控制器的控制,实现对输出电压的调整。
逆变电路的设计决定了变频器输出电压的波形质量和稳定性。
4. 控制电路:控制电路是变频器的大脑,负责对整个系统进行控制和监测。
它通过对输入信号的处理和判定,输出控制信号,控制整个变频器的运行状态。
控制电路一般由微处理器、信号采集模块、驱动电路等组成,可以实现多种功能,如起动、停止、调速、保护等。
5. 输出滤波电路:输出滤波电路用于去除逆变电路输出中的高次谐波和噪声。
它可以保证变频器输出电压的纯度和稳定性,避免对外部设备产生不良影响。
输出滤波电路的设计和选择对于变频器整体性能和使用环境的适应性十分重要。
以上是变频器主电路的基本组成和各部分的功能简述。
当然,实际的变频器主电路还可能包括其他的辅助电路,如过流保护电路、过压保护电路、过载保护电路等。
不同型号和规格的变频器在主电路设计上可能存在差异,但原理大致相同。
了解和掌握变频器主电路的组成和每个部分的功能,对于变频器的应用和维护都具有重要意义。
变频器主电路工作原理一、引言变频器是一种电力调节设备,广泛应用于电机驱动系统中,可以实现电机的调速和控制。
变频器主电路是变频器的核心部分,通过将输入的固定频率交流电转换为可调频率的交流电供电给电机,从而实现电机的调速和控制。
本文将详细介绍变频器主电路的工作原理。
二、变频器主电路的组成变频器主电路主要由整流器、滤波器、逆变器和输出滤波器组成。
1. 整流器:变频器主电路的输入是交流电,而电机需要直流电才能正常工作。
整流器的作用是将输入的交流电转换为直流电。
常见的整流器有单相整流器和三相整流器,根据输入电源的相数选择相应的整流器。
2. 滤波器:整流器输出的直流电中可能含有一些脉动成分,滤波器的作用是去除这些脉动成分,使直流电更加稳定。
滤波器通常由电容器和电感器组成。
3. 逆变器:逆变器是变频器主电路的核心部分,其作用是将直流电转换为可调频率的交流电。
逆变器采用高频开关技术,通过控制开关管的通断来实现输出电压的调节。
逆变器通常由功率开关器件(如IGBT)和驱动电路组成。
4. 输出滤波器:逆变器输出的交流电中可能含有一些高频成分,输出滤波器的作用是去除这些高频成分,使输出电压更加纯净。
输出滤波器通常由电感器和电容器组成。
三、变频器主电路的工作原理变频器主电路的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 整流:输入的交流电经过整流器转换为直流电。
单相整流器采用单相桥式整流电路,将单相交流电转换为直流电;三相整流器采用三相桥式整流电路,将三相交流电转换为直流电。
2. 滤波:直流电经过滤波器,去除脉动成分,使直流电更加稳定。
3. 逆变:稳定的直流电经过逆变器,通过控制开关管的通断来实现输出交流电的调节。
逆变器的控制电路根据需要控制开关管的导通和关断,从而控制输出电压的频率和幅值。
4. 输出滤波:逆变器输出的交流电经过输出滤波器,去除高频成分,使输出电压更加纯净。
四、变频器主电路的特点变频器主电路具有以下几个特点:1. 节能高效:变频器主电路通过将输入的固定频率交流电转换为可调频率的交流电供电给电机,可以根据实际需要调整电机的转速,从而实现节能和高效运行。
第3章习题解答1.交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分?说明各部分的作用。
答:交-直-交变频器主电路包括三个组成部分:整流电路、中间电路和逆变电路。
整流电路的功能是将交流电转换为直流电;中间电路具有滤波电路或制动作用;逆变电路可将直流电转换为交流电。
2.不可控整流电路和可控整流电路的组成和原理有什么区别?答:不可控整流电路整流元件为二极管,不可控整流电路输出的直流电压不可调节;可控整流电路的整流元件为晶闸管,利用晶闸管的可控导电性可使输出的直流电压大小可以调节。
3.中间电路有哪几种形式?说明各形式的功能。
答:中间电路有滤波电路和制动电路两种形式。
滤波电路是利用电容或电感的储能特性,将整流电路输出的直流电压或电流减少谐波分量趋于稳定;而制动电路一般由制动单元和制动电阻组成,可将电动机的再生能量返送电网或消耗掉,并产生制动作用,使电动机快速停车。
4.对电压型逆变器和电流型逆变器的特点进行比较。
答:电压型逆变器是将整流电路产生的直流电压,通过电容进行滤波后供给逆变电路。
由于采用大电容滤波,故输出电压波形比较平直,在理想情况下可以看成一个内阻为零的电压源,逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波。
电流型逆变器是将整流输出的直流电压采用大电感滤波,因此,直流电流波形比较平直,因而电源内阻很大,对负载来说基本上是一个电流源,逆变电路输出的交流电流是矩形波。
5.说明制动单元电路的原理。
答:制动电路一般接于整流器和逆变器的P、N之间,图中的制动单元包括晶体管V B、二极管VD B和制动电阻R B。
如果回馈能量较大或要求强制动,还可以选用接于P、R两点上的外接制动电阻R EB。
当电动机制动时,能量经逆变器回馈到直流侧,使直流侧滤波电容上的电压升高,当该值超过设定值时,即自动给V B施加基极信号,使之导通,将R B(R EB)与电容器并联,则存储于电容中的再生能量经R B(R EB)消耗掉。
6.说明图3-15所示全桥逆变电路的工作原理。
变频器主电路工作原理一、概述变频器是一种将电源交流电转换为可调频率和可调幅度的交流电的电子设备。
它广泛应用于工业生产中,用于控制电动机的转速和扭矩。
变频器主电路是变频器的核心部份,负责将输入的交流电转换为可调频率和可调幅度的输出电流。
二、主要组成部份1. 整流电路:变频器主电路的第一个环节是整流电路,它将输入的交流电转换为直流电。
整流电路通常由整流桥、滤波电容和电阻组成。
整流桥将交流电转换为脉冲直流电,滤波电容用于平滑输出电压,电阻用于限制电流。
2. 逆变电路:逆变电路将直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。
逆变电路通常由逆变桥和滤波电路组成。
逆变桥将直流电转换为交流电,滤波电路用于平滑输出电压。
3. 控制电路:控制电路是变频器主电路的控制中心,负责监测和调节输出电流的频率和幅度。
控制电路通常由微处理器、运算放大器和驱动电路组成。
微处理器负责接收和处理输入的控制信号,运算放大器负责将处理后的信号转换为控制电流,驱动电路负责将控制电流传递给逆变电路。
三、工作原理变频器主电路的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 整流:输入的交流电通过整流桥转换为脉冲直流电。
整流桥由四个二极管组成,根据输入电压的正负半周,不同的二极管导通,使得输出电流为单向脉冲。
2. 滤波:脉冲直流电通过滤波电容进行平滑,使得输出电压变为稳定的直流电。
3. 逆变:经过滤波的直流电通过逆变桥转换为可调频率和可调幅度的交流电。
逆变桥由四个可控硅组成,根据输入的控制信号,不同的可控硅导通,使得输出电流的频率和幅度可调。
4. 控制:微处理器接收输入的控制信号,根据信号处理后的结果,调节运算放大器的输出电压,从而控制逆变桥的导通情况。
通过控制逆变桥的导通时间和导通顺序,可以实现对输出电流频率和幅度的精确控制。
四、应用领域变频器主电路的工作原理使得变频器在工业生产中具有广泛的应用。
它可以用于控制电动机的转速和扭矩,实现精确的运动控制。
变频器还可以用于节能调速,通过调整电动机的转速,降低能耗,提高生产效率。
单相变频器主电路工作原理
单相变频器主电路工作原理:
单相变频器主要由整流电路和逆变电路组成。
整流电路:将交流电源的电流转变为直流电流,用于驱动逆变器的DC电压提供。
整流电路包括整流桥、滤波电容和电阻等
元件。
整流桥将交流电源输入的交流电流转变为脉冲形式的直流电流,滤波电容和电阻用来平滑直流电压并滤除电流中的高频成分。
逆变电路:将直流电压转变为可变频率和可变幅值的交流电压,用于驱动电机等负载。
逆变电路采用逆变器电路来实现,其中核心部分是IGBT(绝缘栅双极型晶体管),它可以控制电流的
导通和截断,从而实现对交流电压的控制。
逆变电路的工作原理是通过调整IGBT的开关频率和占空比来控制输出交流电压
的频率和幅值。
总体工作原理:单相变频器首先将交流电源的电流转为直流电流,然后通过逆变电路将直流电压转为可变频率和可变幅值的交流电压,最后通过输出端口将变频器产生的电力供应到负载上。
通过控制整流电路和逆变电路的工作状态,单相变频器能够控制负载设备的转速和功率。
变频器原理变频器的主回路电压型变频器主电路包括:整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组,交-直-交型变频器结构见附图1)整流电路: VD1~VD6组成三相不可控整流桥,220V系列采用单相全波整流桥电路;380V系列采用桥式全波整流电路。
2)中间滤波电路:整流后的电压为脉动电压,必须加以滤波;滤波电容CF除滤波作用外,还在整流与逆变之间起去耦作用、消除干扰、提高功率因素,由于该大电容储存能量,在断电的短时间内电容两端存在高压电,因而要在电容充分放电后才可进行操作。
3)限流电路:由于储能电容较大,接入电源时电容两端电压为零,因而在上电瞬间滤波电容CF的充电电流很大,过大的电流会损坏整流桥二极管,为保护整流桥上电瞬间将充电电阻RL串入直流母线中以限制充电电流,当CF充电到一定程度时由开关SL将RL短路。
4)逆变电路:逆变管V1~V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电,是变频器的核心部分。
常用逆变模块有:GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等,一般都采用模块化结构有2单元、4单元、6单元5)续流二极管D1~D6:其主要作用为:(1)电机绕组为感性具有无功分量,VD1~VD7为无功电流返回到直流电源提供通道(2)当电机处于制动状态时,再生电流通过VD1~VD7返回直流电路。
(3)V1~V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止,在换相过程中也需要D1~D6提供通路。
6)缓冲电路由于逆变管V1~V6每次由导通切换到截止状态的瞬间,C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值UD,这过高的电压增长率可能会损坏逆变管,吸收电容的作用便是降低V1~V6关断时的电压增长率。
7)制动单元电机在减速时转子的转速将可能超过此时的同步转速(n=60f/P)而处于再生制动(发电)状态,拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线(滤波电容两端)电压UD不断上升,这样变频器将会产生过压保护,甚至可能损坏变频器,因而需将反馈能量消耗掉,制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
变频器主电路基本构成变频器地主电路主要由整流电路、直流中间电路和逆变电路三部分以及有关地辅助电路组成.下面我们将分别介绍这三部分电路..整流电路整流电路地主要作用是对电网地交流电源进行整流后给逆变电路和控制电路提供所需要地直流电源.在电流型变频器中整流电路地作用相当于一个直流电流源,而在电压型变频器中整流电路地作用则相当于一个直流电压源.根据所用整流元器件地不同,整流电路也有多种形式.由于各种整流电路地基本工作方式和电路构成在许多参考书中都可以找到,在这里就不再赘述了..直流中间电路虽然利用整流电路可以从电网地交流电源得到直流电压或直流电流,但是这种电压或电流含有频率为电源频率六倍地电压或电流纹波.此外,变频器逆变电路也将凶为输出和载频等原因而产生纹波电压和电流,并反过来影响直流电压或电流地质量.因此,为了保证逆变电路和控制电源能够得到较高质景地直流电流或电压,必须对整流电路地输出进行平滑,以减少电压或电流地波动.这就是直流中间电路地作用.而正因为如此,直流中间电路也称为平滑电路.对电压型变频器来说,整流电路地输出为直流电压,直流中间电路则通过大容量地电容对输出电压进行平滑.而对电流型变频器来说,整流电路地输出为直流电流,直流中间电路则通过大容量电感对输出电流进行平滑.电压型变频器中用于直流中间电路地直流电容为大容量铝电解电容.为了得到所需地耐压值和容量,往往根据电压和变频器容量地要求将电容进行串联和并联使用.当整流电路为二极管整流电路时,由于在电源接通时电容中将流过较大地充电电流(浪涌电流),有烧坏二极管以及影响处于同一电源系统地其他装置正常工作地可能,必须采取相应措施..逆变电路逆变电路是变频器最主要地部分之一.它地主要作用是在控制电路地控制下将直流中间电路输出地直流电雎(电流)转换为具有所需频率地交流电压(电流).逆变电路地输出即为变频器地输出,它被用来实现对异步电动机地调速控制.电压型变频器在电压型变频器中,整流电路产生逆变电路所需要地直流电压,并通过直流中间电路地电容进行平滑后输出.整流电路和直流中间电路起直流电压源地作用,而电压源输出地直流电压在逆变电路中被转换为具有所需频率地交流电压.在电压型变频器中,由于能量回馈给直流中间电路地电容,并使直流电压上升,还需要有专用地放电电路,以防止换流器件因电压过高而被破坏.电压型变频器主电路地结构因其使用地换流器件地不同而有多种形式.关于这些电路地结构,可参考有关资料.电流型变频器整流电路通过中间电路地电抗将电流平滑后输出.整流电路和直流中间电路起电流源地作用,而电流源输出地直流电流在逆变电路中被转换为具有所需频率地交流电流提供给电动机.在电流型变频器中,电动机定子电压地控制是通过检测电压后对电流进行控制地方式实现地.对于电流型变频器来说,在电动机进行制动地过程中可通过将直流中间电路地电压反向地方式使整流电路变为逆变电路,并将负载地能量回馈给电源,而且在出现负载短路等情况时也更容易处理,电流型控制方式更适合于大容量变频器.调制变频器(参见)控制是脉冲幅度调制( )地缩写,是一种在整流电路部分对输出电压(电流)地幅值进行控制,而在逆变电路部分对输出频率进行控制地控制方式.因为在控制地变频器中,逆变电路换流器件地开关频率即为变频器地输出频率,所以这是一种同步调制方式.由于逆变电路换流器件地开关频率(简称载波频率)较低,在使用控制方式地变频器进行调速驱动时具有电动机运转噪音小,效率高等特点.但是,由于这种控制方式必须同时对整流电路和逆变电路进行控制,控制电路比较复杂.此外,这种控制方式也还具有当电动机进行低速运转时波动较大地缺点.调制变频器控制是脉冲宽度调制( )地缩写.交直交变频器要求具有两个基本特点:即输出电压地频率和幅度可变.在变频器中,逆变器起变频作用,整流器完成变压.如在逆变器环节中,将每个半周地矩形分成许多小脉冲,通过调整脉冲宽度地大小,也可起到调压地作用.这就是所谓地方式.为使异步电动机在进行调速运转时能够更加平滑,目前在变频器中多采用法(正弦波调制方式).所谓法指地是通过改变输出地脉冲宽度,使输出电压地平均值接近于正弦波.(参见)采用控制方式地变频器具有可减少高次谐波带来地各种不良影响,转矩波动小,而且控制电路简单,成本低等特点,是目前在变频器中采用最多地一种逆变电路控制方式.但是,该方式也具有当载波频率不合适时会产生较大地电动机运转噪音地缺点.为了克服这个缺点,在采用控制方式地新型变频器中都具有一个可改变变频器载波频率地功能,以便使用户根据实际需要改变变频器地载波频率,从而达到降低电动机运转噪音地目地.控制变频器控制是一种比较简单地控制方式.它地基本特点是对变频器输出地电压和频率同时进行控制,通过使电压和频率之比地值保持一定而得到所需地转矩特性.采用控制方式地变频器控制电路成本较低,多用于对精度要求不太高地通用变频器.转差频率控制变频器转差频率控制方式是对控制地一种改进.在采用这种控制方式地变频器中,电动机地实际速度由安装在电动机轴上地速度传感器和变频器控制电路得到,而变频器地输出频率则由电动机地实际转速与所需转差频率地和被自动设定,从而达到在进行调速控制地同时控制电动机输出转矩地目地.转差频率控制是利用了速度传感器地速度闭环控制,井可以在一定程度上对输出转矩进行控制,所以和控制方式相比,在负载发生较大变化时仍能达到较高地速度精度和具有较好地转矩特性.但由于采用这种控制方式时需要在电动机上安装速度传感器,并需要根据电动机地特性调节转差,通常多用于厂家指定地专用电动机,通用性较差. 矢量控制变频器矢量控制是年代西德等人首先提出来地对交流电动机地一种新地控制思想和控制技术,也是交流电动机地一种理想地调速方法.矢量控制地基本思想是:将异步电动机地定子电流分为产生磁场地电流分量(励磁电流)和与其相垂直地产生转矩地电流分量(转矩电流)并分别加以控制.由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流地幅值和相位,即控制定子电流矢量,因此这种控制方式被称为矢量控制方式.矢量控制方式使对异步电动机进行高性能地控制成为可能.采用矢量控制方式地交流调速系统不仅在调速范围上可与直流电动机相匹敌,而且可直接控制异步电动机产生地转矩.故已经在许多需要进行精密控制地领域得到了应用.由于在进行矢量控制时需要准确地掌握对象电动机地有关参数,这种控制方式过去主要用于厂家指定地变频器专用电动机地控制.但随着变频调速理论和技术地发展及现代控制理论在变频器中地成功应用,目前在新型矢量控制变频器中已经增加了自调整()功能.带有这种功能地变频器在驱动异步电机正常运转之前可自动地对电动机参数进行辨识并根据辨识结果调整控制算法中地有关参数,从而使得对普通地异步电动机进行有效地矢量控制成为可能.通用变频器通用变频器可用于对普通异步电动机进行调速控制.随着变频器技术地发展和市场需要地不断扩大,通用变频器正朝着两个方向发展:低成本地简易型通用变频器和高性能多功能地通用变频器.简易型通用变频器以节能为主要目地,削减了一些系统功能.主要应用于水泵、风扇、鼓风机等对于调速性能要求不高地场所,并具有体积小,价格低等方面地优势.高性能多功能通用变频器在设计时充分考虑了应用中可能出现地各种需要,并为满足这些需要在系统软件和硬件方面都做了相应地准备.使用时,用户可根据负载特性选择算法并对变频器地各种参数进行设定,也可根据系统地需要选择厂家所提供地各种选件来满足系统地特殊需要.高性能多功能变频器广泛应用于传送带、升降装置以及各种机床、电动车辆等对调速系统地性能和功能有较高要求地许多场合. 过去,通用型变频器基本上采用地是电路结构比较简单地控制方式,其转矩控制性能较差.但随着变频器技术地发展,目前一些厂家已经推出了采用矢量控制方式地高性能多功能通用变频器.这种高性能多功能通用变频器在性能上已经接近过去地高性能矢量控制变频器,但在价格方面却与过去采用控制方式地通用变频器基本持平.高性能专用变频器随着控制理论,交流调速理论和电力电子技术地发展,异步电动机地矢量控制方式得到了充分地重视和发展,采用矢量控制方式地高性能变频器和变频器专用电动机所组成地调速系统在性能上已经达到和超过了直流伺服系统.此外,由于异步电机还具有环境适应性强、维护简单等许多直流伺服电机所不具备地优点,在许多需要进行高速高精度控制地应用中这种高性能交流调速系统正在逐步替代直流伺服系统.与通用变频器相比,高性能专用变频器基本上都采用了矢量控制,而驱动对象通常是变频器厂家指定地专用电机,并且主要应用于对电动机地控制性能要求较高地系统.此外,高性能专用变频器往往是为了满足某些特定产业或区域地需要,使变频器具有最好地性能价格比而设计生产地.例如,在机床主轴驱动专用地高性能变频器中,为了便于和数控装置配合完成各种工作,变频器地主电路、回馈制动电路和各种接口电路等被做成一体,从而达到了缩小体积和降低成本地要求.此外,在超精密加工和高性能机械领域常常要用到高速电动机.为了满足这些高速电动机驱动地需要,出现了采用控制方式地高速电动机驱动用变频器.这类变频器地输出频率可达到,所以在驱动两极异步电动机时电动机地最高转速可达到.图所示为目前市场主流地交直交变频器地基本结构.。
变频器主电路基本构成变频器的主电路主要由整流电路、直流中间电路和逆变电路三部分以及有关的帮助电路组成。
下面我们将分别介绍这三部分电路。
1.整流电路整流电路的主要作用是对电网的沟通电源进行整流后给逆变电路和掌握电路供应所需要的直流电源。
在电流型变频器中整流电路的作用相当于一个直流电流源,而在电压型变频器中整流电路的作用则相当于一个直流电压源。
依据所用整流元器件的不同,整流电路也有多种形式。
由于各种整流电路的基本工作方式和电路构成在很多参考书中都可以找到,在这里就不再赘述了。
2.直流中间电路虽然利用整流电路可以从电网的沟通电源得到直流电压或直流电流,但是这种电压或电流含有频率为电源频率六倍的电压或电流纹波。
此外,变频器逆变电路也将凶为输出和载频等缘由而产生纹波电压和电流,并反过来影响直流电压或电流的质量。
因此,为了保证逆变电路和掌握电源能够得到较高质景的直流电流或电压,必需对整流电路的输出进行平滑,以削减电压或电流的波动。
这就是直流中间电路的作用。
而正由于如此,直流中间电路也称为平滑电路。
对电压型变频器来说,整流电路的输出为直流电压,直流中间电路则通过大容量的电容对输出电压进行平滑。
而对电流型变频器来说,整流电路的输出为直流电流,直流中间电路则通过大容量电感对输出电流进行平滑。
电压型变频器中用于直流中间电路的直流电容为大容量铝电解电容。
为了得到所需的耐压值和容量,往往依据电压和变频器容量的要求将电容进行串联和并联使用。
当整流电路为二极管整流电路时,由于在电源接通时电容中将流过较大的充电电流(浪涌电流),有烧坏二极管以及影响处于同一电源系统的其他装置正常工作的可能,必需实行相应措施。
3.逆变电路逆变电路是变频器最主要的部分之一。
它的主要作用是在掌握电路的掌握下将直流中间电路输出的直流电雎(电流)转换为具有所需频率的沟通电压(电流)。
逆变电路的输出即为变频器的输出,它被用来实现对异步电动机的调速掌握。
电压型变频器在电压型变频器中,整流电路产生逆变电路所需要的直流电压,并通过直流中间电路的电容进行平滑后输出。
变频器电路由主电路和掌控电路构成1、变频器是一种典型的采纳了变频技术的电动机驱动掌控用电气设备2、变频器电路由主电路和掌控电路构成,其中主电路采纳各种电力电子电路构成3、所谓电力电子电路是指利用电力电子器件对工业电能进行变换和掌控的大功率电子电路。
由于电力电子电路重要用来处理高电压大电流的电能,为了削减电路对电能的损耗,电力电子器件通常工作于开关状态,因此电力电子电路实质上是一种大功率开关电路4、电力电子电路是变频技术的实在实现,包括整流电路(AC—DC转换电路)、斩波电路(DC—DC转换电路)、逆变电路(DC—AC转换电路)、交—交变频电路(AC—AC转换电路)1、交—直—交变频器是现在***常使用的变频器,按直流环节的储能方式分为电压型变频器、电流型变频器,按输出电压的调制方式分为PWM掌控方式、PAM掌控方式,目前广泛采纳PWM方式变频器整流电路:整流电路(RectifyingCircuit)是一种将交流电能转换为直流电能的电路。
(a)不可控整流电路:整流器件由不可控功率二极管构成,其直流整流电压和交流电源电压值之比固定不变(b)半控整流电路:整流器件由可控开关器件和二极管混合构成,负载电源极性不能更改,但电压平均值可以调整(c)全控整流电路:全部整流器件采纳可控开关器件(SCR、GTR、GTO、IGBT等),其输出直流电压平均值及极性可以通过掌控元件的导通情形调整,功率既可以由电源向负载传送,也可以由负载反馈给电源不可控整流电路:单相桥式整流电路三相桥式整流电路可控整流电路:单相半波可控整流电路单相桥式半控整流电路:斩波电路:1、概述(1)又称直流—直流变换电路。
是将直流电变换为另一固定电压或可调电压的直流电。
(2)可用于直流开关稳压电源、直流电动机调速掌控等2、分类(1)按功能分为:降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路(2)按调压掌控方式(a)脉冲宽度调制(PWM):掌控脉冲周期不变,更改脉冲宽度调压。
变频器主电路结构及功能认识实验报告篇一:变频器是一种用于改变电机转速和转矩的电子设备,可以优化电机的能效和性能。
下面是一份关于变频器主电路结构及功能的认识实验报告。
一、变频器主电路结构变频器的主电路通常由以下几个部分组成:1. 整流器:将直流电转换成交流电的电路,用于将机械能转换成电能。
2. 滤波器:去除电源中的高频噪声和干扰,保证输出的交流电质量。
3. 逆变器:将滤波后的交流电转换成直流电,用于控制电机的转速和转矩。
4. 控制电路:根据用户设定的参数和命令,对逆变器进行控制,实现对电机的控制。
5. 电源电路:提供变频器所需的电源电压和电流。
二、变频器主电路的功能1. 控制电机转速:变频器可以通过输入的电机转速信号来控制电机的转速,实现对电机的平滑控制。
2. 控制电机转矩:变频器可以通过输入的电机电流和电压信号来控制电机的转矩,实现对电机的精确控制。
3. 优化电机能效:变频器可以通过调整输出电压和频率,优化电机的能效,降低电机的能耗和噪音。
4. 适应不同的工作模式:变频器可以根据用户的需要,设置不同的工作模式,如平常用的工作模式、加速模式、减速模式等。
5. 自动适应:变频器可以通过自适应控制,自动适应电机的负载变化和工作条件变化,保持输出电压和频率的稳定。
三、实验设计为了更深入地了解变频器主电路的结构及功能,可以进行以下实验:1. 测量整流器的输出电压和电流,了解整流器的工作原理。
2. 测量滤波器的输出电压和电流,了解滤波器的作用和原理。
3. 测量逆变器的输出电压和电流,了解逆变器的工作原理和性能指标。
4. 连接电机和变频器,测试变频器的控制能力,并测量电机的转速和转矩。
5. 测试变频器的工作模式和自适应控制功能,了解变频器的性能和可靠性。
通过实验,可以深入了解变频器主电路的结构和功能,掌握变频器的工作原理和应用技巧,为实际应用提供参考。
篇二:变频器是一种能够对电机进行频率控制的设备,常用于改变电机的转速和转矩。
变频器主电路中的可控整流电路可控硅,又称为晶闸管。
可控硅的意思:可控的硅整流器,与常规整流二极管相比,其整流输出电压是受控的,常与移相或过零触发电路配合,应用于交、直流调压电路。
可控硅是在晶体管基础上发展起来的一种集成式半导体器件。
单向可控硅的等效原理及测量电路见下图2-13:AKGP N P NKGGKGA可控硅器件等效及测量电路可控硅为具有三个PN 结的四层结构,由最外层的P 层、N 层引出两个电极——阳极A 和阴极K ,由中间的P 层引出控制极G 。
电路符号好像为一只二极管,但好多一个引出电极——控制极或触发极G 。
SCR 或MCR 为英文缩写名称。
从控制原理上可等效为一只PNP 三极管与一只NPN 三极管的连接电路,两管的基极电流和集电极电流互为通路,VT2的Ic 恰为VT1的Ib ,反之,VT1的Ic 也恰为VT2的Ib ,两管的Ic 、Ib 互为作用,具有强烈的正反反馈作用。
一旦从G 、K 回路输入NPN 管子的基极电流,由于正反馈作用,两管将迅即进入饱合导通状态。
可控硅导通之后,它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持,即使控制电流(电压)消失,可控硅仍处于导通状态。
控制信号U GK 的作用仅仅是触发可控硅使其导通,导通之后,控制信号便失去控制作用了。
控制信号在这里只起到一个“触发”作用,一旦可控硅的导通电流形成,则形成自维持导通条件。
单向可控硅的导通需要两个条件:1、A 、K 之间加正向电压;2、G 、K 之间输入一个正向触发电流信号,无论是直流或脉冲信号。
若欲使可控硅关断,也有两个关断条件:1、使正向导通电流值小于其工作维持电流值;2、使A 、K 之间电压反向。
可见,可控硅器件若用于直流电路,一旦为触发信号开通,并保持一定幅度的流通电流的话,则可控硅会一直保持开通状态。
除非将电源开断一次,才能使其关断。
若用于交流电路,则在其承受正向电压期间,若接受一个触发信号,则一直保持导通,直到电压过零点到来,因无流通电流而自行关断。
在承受反向电压期间,即使送入触发信号,可控硅也因A 、K 间电压反向,而处于截止状态。
可控硅器件因工艺上的离散性,其触发电压、触发电流值与导通压降,很难有统一的标准。
可控硅器件控制本质上如同三极管一样,为电流控制器件。
功率越大,所需触发电流也越大。
触发电压范围一般为1.5V—3V左右,触发电流为10mA—几百mA左右。
峰值触发电压不宜超过10V,峰值触发电流也不宜超过2A。
A、K间导通压降为1∽2V。
主要工作参数有正、反向耐压值和正向平均电流、触发电流(电压)值、维持电流值等。
可控硅器件的检测:1、用万用表粗测可控硅的好坏。
用电阻x1k档,正、反向测量A、K之间的电阻值,均接近无穷大;用电阻x10Ω档测量G、K之间的电阻,从十几欧姆至百欧姆,功率越大欧姆值越小。
正、反向电阻值相等或差异极小,说明可控硅的G、K并不像一般三极管的发射结,有明显的正、反向电阻的差异。
这种测量方式是有局限性的,当A、K之间已呈故障开路状态时,则无法测出好坏。
有的G、K间电阻值极小,也难以判别两控制极是否已经短路。
2、较为准确的测量方法,是如图2-13中给可控硅连接上电源和负载,才能得出好坏的结论。
方法是:将可控硅接入电路,可控硅因无触发信号输入,小灯泡HL1无电流通路不发光;将A、G短接一下再断开,可控硅受触发而导通,并能维持导通(灯泡的额定电流应大于100mA),灯泡一直发光,直到断开电源。
再接通电源时,灯泡不亮。
可控硅器件基本上是好的。
3、可控硅有以下几种损坏情况:a、A、K极间短路或断路;b、G、A极间短路或断路;c、三个电极之间的短路。
还有一种损坏情况很让人迷惑,用上述1、2种检测方法检测,可控硅是好的,但接到交流电路中,便失去可控整流作用。
故障可控硅在未接受触发信号前,呈开路状态,是对的。
触发电流输入后,可控硅开通了,交流输入的正、负半波都一齐过去了,单向可控硅成了一只“交流开关”!变频器整流电流中,若有这种情况发生,储能电容非喷液了不可。
可控硅的这种损坏情况,不能用短路或击穿来说明了,只能说这只可控硅已经失效——失去整流作用了!如在电路连接和供电接通状态下,欲将可控硅强制开通,纯直流电路中,只需将A、G 极短接一下,即将可控硅触发。
为限制触发电流/电压值,可将A、G极间串接电阻,再连接之;如系交流电压输入,简单的强制开通方式,则由下图电路来实现之:D可控硅器强制开通的简单触发电路电路中串入二极管D的作用,是避免可控硅的控制极承受反向电压的冲击,D的反向耐压值应大于1000V,R起到限制最大触发电流的作用,可以选用500欧5W电阻。
应该说,R、D元件提供或承受触发电流(功率)的时间极短,仅一瞬间,因而R的功率值再稍小一些,似乎也没有什么关系。
因可控硅一旦被触发开通后,A 、G 、K 三个电极间近乎等电位(A 、K 间导通压降仅2V 左右),则A 、G 极间便不会再有较大的触发电流通路。
这就是为什么,在可控硅仅作为开关来使用时,有人将A 、G 两极直接短接,来实施开通控制的道理。
下面看一下台达DVP-1 22kW 变频器主电路/可控硅触发电路UVW台达DVP-1 22kW 变频器主电路/可控硅触发电路上图中的变频器主电路结构与其它变频器有所不同。
三相整流桥的三个上桥臂是由三只单向可控硅器件组成的,省去了充电电阻和充电接触器,增加了R1、D1、FUSE1变频器上电时的预充电电路。
在对直流回路储能电容器的充电控制上,也有其新的特点。
控制机理如下:变频器上电瞬间,三相整流桥的上三桥臂可控硅器件,因无触发电流而关断;R1、FU1、D1将R 相输入交流电整流成正半波电压,经P0、P1端子给直流回路的储能电容器充电。
在电容器建立起充电电压后,变频器的开关电源电路起振,由开关变压器DT1的次级绕组感应电压,经D7、DC31整流滤波后,做为可控硅触发电路的隔离直流电源。
多谐振荡器DU2开始工作。
此时CPU 检测由直流回路来的电压检测信号,判断储能电容上电路达到一定幅值时,输出一个可控硅控制信号,控制光电耦合器DPH2导通,将振荡信号由DU2的3脚引入到三极管DQ22的基极,进而驱动功率管DQ3导通,将触发信号同时加到三只可控硅的栅、阴极,三只可控硅全部导通,输入电路由半波整流电路转化为三相桥式整流电路,预充电过程结束,变频器进入待机状态。
触发电路相对简单,既非移相电路也非过零触发电路,振荡电路输出占空比达90%以上的矩形脉冲,几乎在任意时间内,都将触发信号送到三只可控硅的触发极。
可以说,变频器在上电后,一旦DPH2受CPU控制而导通,三只可控硅也即随时处于导通状态下,同三只普通整流二极管相差不大。
触发电流形成的通路是这样的(以R上臂可控硅触发电路为例):由D7、DC31整流滤波后的直流电压,经DQ3控制开关管、DD24、DR35加到可控硅的G极,再经K极回到触发电源地端。
DQ3是控制可控硅开通与关断的“开关”,开关闭合与断开的指令由CPU发布。
故障检修:如图2-12电路,当可控硅器件有击穿短路故障时,将输入三相交流电源形成短路,运行中电源开关跳闸。
用户会合不上供电开关(一般是采用空气断路器),一合即跳;当可控硅有开路故障(或触发电路有故障)时,变频器启动或运行过程中,会跳直流回路欠电压、LU等故障,并停机保护。
此时须区分是可控硅本身故障还是触发电路的故障,用检测法2先检测是否是可控硅损坏,再检查触发电路的好坏。
对触发电路的检查,先将直流回路的电容器组脱开主电路,另行接入两只100uF400V 电容器代替原储能电容,可方便对可控硅触发电路的检查:触发电路的正常工作须具备两个条件:1、DU2振荡电路能正常工作,输出正的驱动电压;2、触发电流的通路受控于CPU的开关信号,取决于DPH2、DQ22、DQ3的工作状态。
对触发电路的检查,也可从此两方面着手。
短接DQ3的C、E极,测三可控硅的G、K极间应有1.5V左右的直流电压。
若此电压正常,说明DU2振荡电路正常,检查排线DJ8的24端子从CPU来的+5V控制信号、DPH2、DQ22、DQ23等环节;若可控硅仍无触发信号,检查DU2及外围电路。
从电路的一个关节处、枢纽处,人为改动一下原电路状态,即可令电路的输出产生明显的变化,从而暴露出故障在哪个环节。
也许从电路的静态我们较难判别,或是需费较大的力气才能检测出故障所在,而有采取一个小手段,令电路动起来,则故障环节就会显露无遗,我们可以自己造出一条故障检修的“捷径”来。
短接DQ3的C、E极,即是快速判断故障是出在CPU控制电路还在触发电路本身的一个好法子。
[故障实例1]:台达DVP-1 22kW变频器,上电无反应,操作面板无显示,测量控制端子的24V电压为0。
判断为开关电源或开关电源的供电回路故障。
上电检测直流回路的储能电容两端无530V直流电压,进一步检测预充电电路的保险管FUSE1已经熔断,致使开关电源得不到输入电源,整机不工作。
考虑到熔断原因为三相整流电路中可控硅元件因未被触发导通,预充电电路因承受运行电流冲击,而使FUSE1熔断。
将FUSE1换新后,上电在三只可控硅的触发端子均检测不到直流电压。
当短接触发电路中的DQ3时,三只可控硅的触发端子均有触发电压输入,三只可控硅开通。
检查DQ3的集电结已经开路损坏,将DQ3用功率管BU406代换后,故障排除。
[故障实例2]:台达DVP-1 22kW变频器,故障状态同上。
检查也是FUSE1熔断。
换新保险管后上电检查:短接DQ3的C、E极,测量G1、K1,G2、K2,G3、K3触发端子间仍无触发电压信号;测量DU2的3脚有直流电压输出;测量光电耦合器DPH2的1脚无1.3V输入电压,排线端子DJ6的24脚电压仅为0.3V。
DPH2因无信号电压输入,输出侧三极管未导通,而使可控硅的触发电流回路被切断。
是直流回路的电压检测电路故障,使CPU误以为储能电容的电荷尚未充满,因而不输出可控硅开通指令,还是CPU的I/O口内部电路故障,不能输出+5V高电平指令呢?变频器上电,在停机状态下,由预充电回路,也能在储能电容上建立起500V以上的电压。
空载,操作变频器起动运行试验,输出正常,未报出欠电压故障。
说明故障是由CPU的I/O口内电路损坏所致。
是由厂家购进CPU主板,还是采用应急措施修复此例故障呢?在不更换CPU主板的前提下,有两种方法,都可以将此故障变通修复:1、直接将DQ3短接,变频器上电时,由预充电电路为储能电容充电,当充电电压建立起一定幅度后,如450V,开关电源起振,触发电路得电,三只可控硅得到触发电源而开通;可控硅开通时有较小的冲击电流,但基本上无妨。
加装一个三极管R、C延时电路,在开关电源起振后,控制DPH2延时得电,以便延时送出可控硅开通的控制信号。