2017-08-02
常州金壇偉創(chuàng)變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。簡言之，常州金壇偉創(chuàng)變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。常州金壇偉創(chuàng)變頻器實(shí)際上就是一個(gè)整流逆變器。它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟姡缓笥秒娮釉?duì)直流電進(jìn)行開關(guān)變?yōu)榻涣麟姟Ｒ话愎β瘦^大的常州金壇偉創(chuàng)變頻器用可控硅，并設(shè)一個(gè)可調(diào)頻率的裝置，使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào).用來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，使得轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。
如圖1所示，常州金壇偉創(chuàng)變頻器一般由整流電路、直流中間電路、逆變電路、控制電路等幾大部分構(gòu)成。
常州金壇偉創(chuàng)變頻器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成
圖1 常州金壇偉創(chuàng)變頻器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成
其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于如矢量控制常州金壇偉創(chuàng)變頻器這種需要大量運(yùn)算的常州金壇偉創(chuàng)變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。
1.整流電路
它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓。目前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.中間電路
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單的平波回路。有以下三種作用：
a.使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。
b.通過開關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電。
c.配置濾波或制動(dòng)裝置以提高常州金壇偉創(chuàng)變頻器性能。
常州金壇偉創(chuàng)變頻器電路構(gòu)成
常州金壇偉創(chuàng)變頻器電路構(gòu)成
3.逆變電路
將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。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。
4.控制電路
控制電路有：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，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測電路”，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”組成。它將信號(hào)傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這些部分的信號(hào)。
（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、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、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
（3）驅(qū)動(dòng)電路：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）速度檢測電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器(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：檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(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。
主要功能是：
a.利用信號(hào)來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件。
b.提供操作常州金壇偉創(chuàng)變頻器的各種控制信號(hào)。
c.監(jiān)視常州金壇偉創(chuàng)變頻器的工作狀態(tài)，提供保護(hù)功能。
隨著我國節(jié)能行業(yè)的加速發(fā)展以及工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，常州金壇偉創(chuàng)變頻器也將得到了更為廣泛的應(yīng)用。
通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器的基本結(jié)構(gòu)
摘要:通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器的基本結(jié)構(gòu)主要由主電路（包括驅(qū)動(dòng)電路）、控制電路、信號(hào)采樣電路、信號(hào)處理與故障保護(hù)電路、外部接口電路與電源電路等組成。
通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器的基本結(jié)構(gòu)主要由主電路（包括驅(qū)動(dòng)電路）、控制電路、信號(hào)采樣電路、信號(hào)處理與故障保護(hù)電路、外部接口電路與電源電路等組成。
主電路
主電路主要由整流電路、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成。
整流電路一般采用整流二極管組成的三相或單相整流橋。小功率通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器整流橋輸入多為單相220V，較大功率的整流橋輸入一般均為三相380V或440V。
整流電路輸出的脈動(dòng)整流電壓，必須加以濾波。由于其后續(xù)的逆變器是PWM電壓型逆變器，故需采用大電容Cd與小電感Ld相互配合進(jìn)行濾波。大濾波電容Cd還兼有補(bǔ)償無功功率的作用；而電感厶則有限制電流i和限制出di/dt的作用？另外電感Ld還能改善常州金壇偉創(chuàng)變頻器的功率因數(shù)。為避免大電容Cd在通電瞬間產(chǎn)生過大的充電電流，一般還要在直流回路串入一個(gè)限流電阻Ro，剛通電時(shí)，它限制瞬間充電電流，待幾十毫秒后，充電電流減小再由開關(guān)K加以短接，以免影響電路正常工作。開關(guān)K可以是接觸器觸頭，也可以是功率開關(guān)器件，如晶閘管等。
根據(jù)輸出的需要，逆變器可以是三相或單相。常見的通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器一般都是三相逆變器。逆變器的開關(guān)元件目前大都采用高速全控型器件IGBT。這些功率開關(guān)器件受來自控制電路的PWM信號(hào)的控制而通斷，將直流母線電壓變成按一定規(guī)律變化的PWM電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器在直流環(huán)節(jié)處專門設(shè)置了泵升電壓吸收電路TB，以消除電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)工況下向電源一側(cè)回饋能量引起的直流母線電壓異常升高現(xiàn)象。
當(dāng)有快速減速要求時(shí)，將定子頻率f1迅速減小，而感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載由于慣性很容易使轉(zhuǎn)差頻率s<0，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生制動(dòng)，電流經(jīng)逆變器的續(xù)流二極管整流成直流對(duì)濾波電容充電。因通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器的整流橋是由單向?qū)щ姷亩O管組成，不能吸收電動(dòng)機(jī)回饋的電流，因此，若電動(dòng)機(jī)原來的轉(zhuǎn)速較高，再生制動(dòng)時(shí)間較長，直流母線電壓會(huì)一直上升到對(duì)主電路開關(guān)元件和濾波電容形成威脅的過高電壓，即所謂的泵生電壓。
通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器一般通過制動(dòng)電阻RB來消耗這些能量，即將一個(gè)大功率開關(guān)器件TB和一個(gè)制動(dòng)電阻RB相串聯(lián)，跨接在中間直流環(huán)節(jié)正、負(fù)母線兩端。大功率開關(guān)器件TB一般裝在常州金壇偉創(chuàng)變頻器機(jī)箱內(nèi)，而制動(dòng)電阻Rb通常作為附件放在機(jī)箱外。當(dāng)直流電壓達(dá)到一定值時(shí)，該大功率開關(guān)器件被導(dǎo)通，制動(dòng)電阻就接人電路，從而消耗掉電動(dòng)機(jī)回饋的能量，以維持直流母線電壓基本不變。
控制電路
這是通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部分?，F(xiàn)代通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器的控制電路大都是以高性能微處理器和專用大規(guī)模，一旦電動(dòng)機(jī)過熱，過熱保護(hù)繼電器動(dòng)作，立刻封鎖逆變器PWM信號(hào)并斷開電動(dòng)機(jī)電路。
外部接口電路
這部分電路主要是指從外部電路輸入控制信號(hào)，或?qū)⒊Ｖ萁饓瘋?chuàng)變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)（如頻率、電壓、電流等）或故障信號(hào)輸出供外部電路使用，或?qū)⑥D(zhuǎn)速等信號(hào)反饋至常州金壇偉創(chuàng)變頻器以構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的輸入和輸出接線端子。
控制電源與驅(qū)動(dòng)電源
現(xiàn)代通用常州金壇偉創(chuàng)變頻器已大多采用開關(guān)穩(wěn)壓電源作控制及驅(qū)動(dòng)電源。使用開關(guān)穩(wěn)壓電源有許多好處，它不但體積小，而且可在輸入電源、電壓大幅度變化情況下使輸出電壓仍然穩(wěn)定，常州金壇偉創(chuàng)變頻器運(yùn)行可靠。
另外，常州金壇偉創(chuàng)變頻器中間直流環(huán)節(jié)的直流電壓也可為開關(guān)電源供電，這就避免了因交流電源瞬時(shí)斷電而引起控制系統(tǒng)功能紊亂的現(xiàn)象。
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