變頻器的基本工作原理
發(fā)布時間：2019-08-02 15:32:00來源：
根據(jù)異步電動機(jī)調(diào)速的基本控制規(guī)律和變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可知，變頻調(diào)速系統(tǒng)把電網(wǎng)提供的恒壓、恒頻交流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可調(diào)的電源，用它來驅(qū)動電動機(jī)，以獲得更靈活、高效的電動機(jī)特性。所以可簡單地把變頻調(diào)速系統(tǒng)稱為變頻電源，它提供市電和電動機(jī)的接口。
從轉(zhuǎn)換方式上來說，可以分為交一交變頻和交一直一交變頻兩類轉(zhuǎn)換方式。交一交變頻方式—般在特大功率交流凋速系統(tǒng)中應(yīng)用，在這里不詳細(xì)介紹。交一直一交變頻方式是通用的交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的頻率變換方式，是要重點討論的頻率變換方式。
交一直一交頻率變換方式和交一交頻率變換方式相比，在工作狀態(tài)上多了一個直流存在狀態(tài)，因此它是一種間接頻率變換方式，故它有更大的靈活性。交-直-交頻率變換方式可以分電壓源型和電流源型兩類。
(1)電壓源型的特點是在直流中間回路中采用大容量的電容進(jìn)行濾波，育流回路電壓波形平直，輸出阻抗小，電壓不易變化，相當(dāng)于一個直流恒壓電源。逆變部分的電力電子開關(guān)將直流電壓變換成交流電壓，驅(qū)動電動機(jī)可靠運行。這種變換方式在中、小功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。
(2)電流源型的特點是在直流中間回路中采用具有較大電感的電抗器進(jìn)行濾波，直流電流波形平直，輸出阻抗很大，電流不易變化，相當(dāng)于—個直流恒流電源。逆變部分的電子開關(guān)將直流電流變換成交流電，驅(qū)動電動機(jī)可靠運行。這種變換方式在大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)中有很大優(yōu)勢。
在早期的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，大多采用六拍階梯波的逆變方式，這種逆變方式只能實現(xiàn)對頻率的控制，它能輸出可調(diào)頻率的電源驅(qū)動電動機(jī)運行，但是根據(jù)變頻調(diào)速要求，還要對電壓進(jìn)行相應(yīng)的控制，這只能通過在整流部分使用可控元件，實現(xiàn)對電壓調(diào)節(jié)。雖然實現(xiàn)了變頻調(diào)速的基本要求，但是它控制復(fù)雜、控制特性差、系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、電動機(jī)動態(tài)性能差。
隨著調(diào)速理論的發(fā)展和電力電子元件特性的提高，現(xiàn)在的交流調(diào)速系統(tǒng)中大多采用了PWM逆變控制方式。這種控制方式首先對整流部分做了簡化，采用的是不可控元件，整流輸出的直流電壓經(jīng)過直流中間電路后，直接加到逆變器上，通過對逆變元件的高速通／斷控制輸出矩形脈沖波。這種決定開關(guān)元件動作順序和時間分配規(guī)律的控制方法稱為PWM方法。該方法通過改變輸出矩形脈沖的寬度來控制輸出交流基波電壓的幅值，通過改變調(diào)制周期控制輸出頻率。PWM控制方法在逆變器上同時實現(xiàn)了變頻和調(diào)壓．簡化了控制方法，提高了控制特性，系統(tǒng)響應(yīng)速度更快，電動機(jī)的動態(tài)特性得到顯著提高。