历史上的今天

今天是:2024年10月20日(星期日)

正在发生

2021年10月20日 | 变频器的演变过程及工作原理

发布者:caijt 来源: elecfans关键字:变频器  工作原理 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

简单的说,交交变频器需要使用太多元件,不好控制,而交直交使用的元件少,控制简单,所以目前大多使用交直交结构的变频器。


1、变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程,最初的变频器并不是采用这种交直交:交流变直流而后再变交流这种拓扑,而是直接交交,无中间直流环节。这种变频器叫交交变频器,目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。其输出频率范围为:0-17(1/2-1/3 输入电压频率),所以不能满足许多应用的要求,而且当时没有 IGBT,只有 SCR,所以应用范围有限。

变频器的演变过程及工作原理

交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源,其优点是效率高,能量可以方便返回电网,其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率 1/3 或 1/2,否则输出波形太差,电机产生抖动,不能工作。故交交变频器至今局限低转速调速场合,因而大大限制了它的使用范围。


矩阵式变频器是一种交交直接变频器,由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。矩阵变换器没有中间直流环节,输出由三个电平组成,谐波含量比较小;其功率电路简单、紧凑,并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压;矩阵变换器的输入功率因数可控,可在四象限工作。


虽然矩阵变换器有很多优点,但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象,实现起来比较困难。矩阵变换器最大输出电压能力低,器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。应用在风力发电中,由于矩阵变换器的输入输出不解耦,即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。另外,矩阵变换器的输入端必须接滤波电容,虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小,但由于它们是交流电容,要承受开关频率的交流电流,其体积并不小。

变频器的演变过程及工作原理

交 - 交变频就是直接变频,少了一个环节,但是用的器件量很多,三相的需要 36 个晶闸管,控制复杂。我们老师开玩笑说谁调通了 36 个管子就可以立即毕业。还有交 - 交变频只能往工频一下调节频率,一般调到工频的 1/3-1/2,差不多 20Hz。


2、我们把这种交流变直流而后再变交流这种变频器叫交直交变频器,分为两种,一种是交直交电压型,另外一种是交直交电流型。其中前者广泛使用,现在的通用变频器就是采用这种拓扑。


其特点是:中间为电解电容储存提供母线电压,前级采用二极管不控整流,简单可靠,逆变采用三相 PWM 调制(目前调制算法是空间电压矢量)。由于采用了一定容量的电解电容,所以直流母线电压稳定,此时只要控制好逆变 IGBT 的开关顺序(输出相序、频率)和占空比(输出电压大小),就可以获得非常优越的控制特性。


交—直—交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。


交直交变频器又可以分为电压型和电流型两种,由于控制方法和硬件设计等各种因素,电压型逆变器应用比较广泛。传统的电流型交直交变频器采用自然换流的晶闸管作为功率开关,其直流侧电感比较昂贵,而且应用于双馈调速中,在过同步速时需要换流电路,在低转差频率的条件下性能也比较差,在双馈异步风力发电中应用的不多。采用电压型交直交变频器这种整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定转子功率因数可调等优异特点,可以明显地改善双馈发电机的运行状态和输出电能质量,并且该结构通过直流母线侧电容完全实现了网侧和转子侧的分离。电压型交直交变频器的双馈发电机定子磁场定向矢量控制系统,实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制,是目前变速恒频风力发电的一个代表方向。

变频器的演变过程及工作原理

此外,还有一种并联的交直交逆变器拓扑结构。这种结构的主要思想是通过一个交直交电流型和一个交直交电压型变频器并联,电流型逆变器作为主逆变器负责功率传输,电压型逆变器作为辅逆变器负责补偿电流型逆变器谐波。这种结构主逆变器有较低的开关频率,辅逆变器有较低的开关电流。同上面提到的交直交电压型逆变器相比较,该拓扑结构具有低开关损耗,整个系统的效率比较高。其缺点也是显而易见的,大量电力电子器件的使用导致成本的上升以及更加复杂的控制算法,另外该种结构电压利用率比较低。

变频器的演变过程及工作原理

3、尽管交—直—交变频器具有输出频率高、功率因数高等优点,但交—直—交变频器仍存在许多待改进的问题:

当前大功率高电压电力电子器件处在发展期,GTO 元件面临淘汰,IGBT,IGCT 尚待成熟;

采用 IGCT(或者 GTO)、IECT 的变流器,器件故障造成直通短路的保护还是难题;电源侧变流器如果发生直通短路会造成电网短路,所以变流器必须采用高漏抗输入变压器,一般要求 15%,甚至高达 20%;

交—直—交变频器低频运行时过载能力减低,一般运行在 5Hz 以下时变频器过载能力减半;

交—直—交变频器输出 PWM 调制电压波形的电压变化率 du/dt 很高,容易造成电机和电器的绝缘疲劳损伤;输出导线较长时,共模反射电压会在电机侧产生很高的电压,如果是两电平的变流器,这个电压的峰值是直流电压的两倍,如果是三电平的变流器,这个电压的峰值是中间一半电压的三倍;

交—直—交变频器 PWM 调制将产生谐波、噪声、轴电流等问题。

关键字:变频器  工作原理 引用地址:变频器的演变过程及工作原理

上一篇:罗克韦尔自动化控制器件在冶金起重机系统中的应用
下一篇:机载大功率射频同轴继电器的工作原理及设计方案分析

推荐阅读

        集微网消息(文/Lee),10月19日,紫光集团旗下三家上市公司紫光股份、紫光国微、紫光学大宣布,公司股票于2018年10月19日开市起临时停牌,待公司通过指定媒体披露相关公告后复牌。        今日午间,三家公司分别发布公告称,停牌系因实控人清华控股正在筹划对尚在进行中的紫光集团部分股权转让方案做出重大调整。预计停牌时间自...
互联网、、人工智能等技术与机器人产业加速融合,促使机器人技术及其产品也发生天翻地覆的变化。大象机器人以全新逻辑,持续在机器人算法、控制器、及产品开发方面创新和投入,布局安全机器人细分市场,以满足市场多元化的需求。 伴随智能化、信息化、网络化的不断发展,机器人技术及其产品也发生着天翻地覆的变化。在汽车行业,工业机器人一改以往固定...
信息技术研究和顾问公司Gartner于今日发布企业机构在2021年需要深挖的重要战略科技趋势。分析师们在本周举行的Gartner IT Symposium/Xpo大会美洲站虚拟会议上展示了自己的发现。 Gartner研究副总裁Brian Burke表示:“各企业职能部门对运营韧性的需求从未像现在这样强烈。首席信息官们正在努力适应不断变化的情况,设计未来的业务。这就需要企业机构具...
ATmega48/88/168的 I/O P311“ 寄存器概述 ” 。ATmega48/88/168 的所有 I/O 和外设都被放置在 I/O 空间。 所有的 I/O地址都可以通过LD/LDS/LDD和ST/STS/STD指令来访问,在32个通用工作寄存器和I/O之间传输数据。 地址为0x00 - 0x1F的I/O寄存器还可用SBI和CBI指令直接进行位寻址,而SBIS和SBIC则用来检查单个位置位与否。使用 IN 和 OUT...

史海拾趣

问答坊 | AI 解惑

P89V51RD2器件手册

P89V51RD2是一款80C51微型控制器,包含64KB FLASH 和 1024字节的 数据RAM。P89V51RD2的 典型特性是他的 X2方式选项,利用该特性,设计者可使应用程序以传统的  80C51时钟频率(每个机器周期包含12个时钟)或者X2方式(每个 机器周期包含6个时 ...…

查看全部问答∨

基于虚拟仪器技术的道路试验测试系统

基于虚拟仪器技术的道路试验测试系统摘要:基于虚拟仪器技术设计了用在车辆控制器开发中的道路试验测试系统,介绍了通过外部特征量和单片机内部运行信息的同步采集进行车辆控制器道路试验的方法、测试系统的硬件构成以及基于多线程技术的测试软件设 ...…

查看全部问答∨

求助:电子系统如何进行仿真?

系统比较复杂,多块电路板,需要同时,不能分别仿。用proteus,protel,multsim等行吗?…

查看全部问答∨

汽车仪表

型号,产品简介、技术参数、应用领域 瑞士intersema产品说明: 瑞士intersema传感器是硅压阻式的压力传感器,采用了微型的设计结构,最大的也只有9mm*9mm(MS5536PJU/MS5536NJU除外,为12.14MM*10.4MM)。产品以其高精度,高灵敏性适用于气象,水 ...…

查看全部问答∨

2812板子频繁重启

2812控制电机,电压加到240V以上  板子频繁重启  ,会是什么原因?…

查看全部问答∨

WISOM218/228 Q2686/2687

我司是WAVECOM代理商提供技术(软/硬件)支持以及DEMO. 联系方式:   QQ:1109321905(请注明) 13554943187   Kavin (钟庆福) …

查看全部问答∨

WINDOWS CE 5.0 拼音输入问题

我的系统已经添加了拼音输入了,系统也可以正常显示中文,但是不能输入汉字 我在区域语言中选中  拼音输入,系统说要重新启动设备,但是我点OK之后,再去点区域语言,还是没选中 默认的是灰色的,不可以选,之后我重新启动了之后也是不 ...…

查看全部问答∨

做软件,北京,上海,深圳这三个地方你会选择那里?这三个地方有什么特点和优势?欢迎比较和发言!望呆过这几个地方的人多多发言!

做软件,北京,上海,深圳这三个地方你会选择那里?这三个地方有什么特点和优势?欢迎比较和发言!望呆过这几个地方的人多多发言!…

查看全部问答∨

单片机入门了后再学点什么好了呢

大家好,我学单片机一个多月了,用买来的板子做了很多试验,不过都是书上的,因为我知道是做高级语言编程的,所以学单片机器语言上没有什么困难,这个月我感觉单片机主要对外围编程,用程序控制外围硬件显示或者不显示,运作或者不运作,现在书也看 ...…

查看全部问答∨

IAR烧程序时出现的错误,大家帮看下

IAREWARM  烧写STM32程序时出现如下图错误 大家帮看看是需要修改什么 ERROR.jpg (49.45 KB) 下载次数:0 2010-1-24 14:35 …

查看全部问答∨
小广播
最新嵌入式文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件
随便看看

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved