電壓逆變器的構(gòu)成

2015年02月04日 15:53:05人氣：2948來(lái)源：上海涌迪工業(yè)自動(dòng)化有限公司

對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。
一、主電路

　　給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。典型的電壓逆變器的例子。其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外，異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，有時(shí)要附加“制動(dòng)回路”。
1.整流器 zui近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。

　3.逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型PWM逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。
4.制動(dòng)回路異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般說(shuō)來(lái)，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用可逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。

　5.異步電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行根據(jù)負(fù)載種類，所需要的異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)矩方向是不同的，必須根據(jù)負(fù)載構(gòu)成適當(dāng)?shù)闹麟娐贰?br />為采用電壓型逆變器傳動(dòng)的異步機(jī)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)與主電路構(gòu)成的關(guān)系。限異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向一致，為電動(dòng)狀態(tài)。正轉(zhuǎn)的電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在其轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，為再生狀態(tài)。正轉(zhuǎn)的再生運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)的再生運(yùn)轉(zhuǎn)。只需要電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則只需由電源向異步電動(dòng)機(jī)供給功率，可使用不可逆變流器。，對(duì)于減速時(shí)需要制動(dòng)力的負(fù)載，功率就必須從異步電動(dòng)機(jī)向逆變器流傳，可附加制動(dòng)回路以便能使用。另外，對(duì)于需要急加減速并且加減速頻繁的場(chǎng)合（例如電梯），或者對(duì)于制動(dòng)為主要目的的場(chǎng)合，可以采用可逆變流器，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，能量向電源反饋而節(jié)能。a)為不可逆變流器時(shí) b)帶制動(dòng)回路時(shí) c)為可逆變流器時(shí)

　　以上，以電壓型逆變器為例說(shuō)明了主電路的構(gòu)成。對(duì)于電流型逆變器，如前章所述，用不可逆整流器也能實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)。

二、控制電路

　　給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”。

在劃線內(nèi)，僅以控制電路A部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無(wú)速度檢測(cè)電路，為開環(huán)控制。在控制電路B部分增加了速度檢測(cè)電路，即增加了速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行更的閉環(huán)控制。

　　(1)運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

　　(2)電壓、電流檢測(cè)電路與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。

　　(3)驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。

　　(4)速度檢測(cè)電路以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(TG、PLG等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(5)保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。

　　逆變器控制電路中的保護(hù)電路，可分為逆變器保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種，表1為保護(hù)功能一覽。

1.逆變器保護(hù)

　　(1)瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù) 由于逆變器負(fù)載側(cè)短路等，流過(guò)逆變器器件的電流達(dá)到異常值（超過(guò)容許值）時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流。變流器的輸出電流達(dá)到異常值，也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(2)過(guò)載保護(hù) 逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用特繼電器或者電子熱保護(hù)（使用電子電路）。過(guò)負(fù)載是由于負(fù)載的GD2（慣性）過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。

　　(3)再生過(guò)電壓保護(hù) 采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過(guò)容許值。可以采取停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的辦法，防止過(guò)電壓。

　　(4)瞬時(shí)停電保護(hù) 對(duì)于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時(shí)停電，控制電路工作正常。但瞬時(shí)停電如果達(dá)數(shù)10ms以上時(shí)，通常不僅控制電路誤動(dòng)作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(5)接地過(guò)電流保護(hù) 逆變器負(fù)載側(cè)接地時(shí)，為了保護(hù)逆變器有時(shí)要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。但為了確保人身安全，需要裝設(shè)漏電斷路器。

　　(6)冷卻風(fēng)機(jī)異常有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器，檢出異常后停止逆變器。在溫度上升很小對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)防礙的場(chǎng)合，可以省略。

　　2.異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

　　(1)過(guò)載保護(hù) 過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí)，在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。動(dòng)作頻繁時(shí)，可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。

　　(2)超頻（超速）保護(hù) 逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3.其他保護(hù)

　　(1)防止失速過(guò)電流急加速時(shí)，如果異步電動(dòng)機(jī)跟蹤遲緩，則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行（失速）。所以，在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制，抑制頻率上升或頻率下降。對(duì)于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流，有時(shí)也進(jìn)行同樣的控制。

　　(2)防止失速再生過(guò)電壓減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止不能運(yùn)轉(zhuǎn)（失速）。

關(guān)鍵詞：逆變器變頻器整流器晶體管繼電器

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