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全面剖析四象限变频器的原理及结构

时间:2014-06-30 09:42:45   来源:http://www.china-siemens.cn/   

四象限变频器主回路的构成:预充电电路,输入电抗、智能功率模块,电解电容和输出电抗。

 
       一般的变频器大都选用二极管整流桥将沟通电转化成直流,然后选用IGBT逆变技能将直流转化成电压频率皆可调整的沟通电操控沟通电动机。这种变频器只能作业在电动情况,所以称之为两象限变频器。因为两象限变频器选用二极管整流桥,无法完结能量的双向活动,所以没有办法将电机回馈体系的能量送回电网。在一些电动机要回馈能量的使用中,比方电梯,提高,离心机体系,只能在两象限变频器上添加电阻制动单元。将电动机回馈的能量消耗掉。别的,在一些大功率的使用中,二极管整流桥对电网发生严峻的谐波污染。

       IGBT功率模块能够完结能量的双向活动,假如选用IGBT做整流桥,用高速度、高运算能力的DSP发生PWM操控脉冲。一方面能够调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染,让变频器真实成为“绿色商品”。另一方面能够将电动机回馈发生的能量反送到电网,到达完全的节能效果。
 
操作原理
       当电机作业在电动情况的时分,整流操控单元的DSP发生6路高频的PWM脉冲操控整流侧的6个IGBT的注册和关断。IGBT的注册和关断与输入电抗器共同效果发生了与输入电压相位共同的正弦电流波形,这样就消除了二极管整流桥发生的6K±1谐波。功率因数高达99%。消除了对电网的谐波污染。此刻能量从电网经由整流回路和逆变回路流向电机,变频器作业在榜首、第三象限。
 
       当电动机作业在发电情况的时分,电机发生的能量经过逆变侧的二极管回馈到直流母线,当直流母线电压超越必定的值,整流侧能量回馈操控部分发动,将直流逆成为沟通,经过操控逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网,到达节能的效果。此刻能量由电机经过逆变侧、整流侧流向电网。变频器作业在二、四象限。输入电抗器的主要功用是电流滤波。
 
四象限变频器的体系构成
       主回路的构成:预充电电路,输入电抗、智能功率模块,电解电容和输出电抗。各部分的功用列举如下:
    预充电电路:由沟通接触器、功率电阻构成及相应的操控回路。主要功用是体系上电时,完结对直流母线电容的预充电。防止上电时强大的冲击电流烧坏功率模块。
    输入电抗器:电动情况下起储能效果,构成正弦电流波形。回馈情况下,起滤波效果,滤掉电流波形的高频成分。
    智能功率模块(SkiiP):整流侧和逆变侧IGBT、 阻隔驱动、电流检测以及各种维护监测功用。
    电解电容:储能,滤波。
    输出电抗:降低输出dv/dt,对电机起到必定的维护效果。
    操控部分构成:体系辅佐电源模块,预充电操控,功率接口板,DSP操控板及人机接口板。
    体系辅佐电源发生体系操控所需的5V, 15V 和24V 电源;
    预充电操控用于操控预充电沟通接触器的动作;
    功率接口板反应体系操控所需的电流信号,电压信号及温度信号,而且传递PWM操控波形到驱动板。接口板要对信号进行滤波处置;
    DSP操控板完结整流,逆变PWM操控算法,体系的大脑。
    人机接口板显现变频器运转的各种情况以及用户参数输入。
 
整流部分
       体系的给定是直流母线电压指令,这个指令与直流母线电压反应的差错送到电压环的PI调理器。电压环的PI调理与三相输入正弦波的乘积成为三相电流的指令,三相电流指令与各自电流反应作比较,差错送到电流环的PI调理器。电流环PI调理器的输出能够经过载波调制发生各相IGBT的PWM操控信号,也能够经过空间矢量的方法发生PWM信号操控IGBT。上述的运算都是经过DSP完结的。
 
典型使用实例:
       四象限变频器的典型使用是具有位势负载特性的场合,例如提高机,机车牵引,油田磕头机,离心机等。在一些大功率的使用中,也需要四象限变频器以减小对电网的谐波污染。以提高机的使用为例,当提高重物时,四象限变频器拖动电机战胜重力做工,电动机处于电动情况。当下放重物时,逆变侧发生励磁电流,重力牵引电机发电,电动机处于发电情况。势能转化为电能经过整流侧回馈的电网。
 
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