變頻器的作用與原理 變頻器的分類

2020-08-21 15:43:10 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：1138

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　　變頻器的作用
　　變頻器是指改變與電能相關(guān)的頻率(不包括零頻率)的電能變換器。根據(jù)定義，變頻器的作用是改變頻率，改變頻率會(huì)帶來哪些改變，又能改善哪些方面的功能?
　　一、變頻器的作用--變頻節(jié)能
　　變頻節(jié)能為明顯的是在風(fēng)機(jī)水泵行業(yè)應(yīng)用，因風(fēng)機(jī)水泵的消耗功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以當(dāng)外界用風(fēng)/水量不高時(shí)，使用變頻將轉(zhuǎn)速降低，則節(jié)能效果明顯。其他行業(yè)的節(jié)能原理大概如此，均是通過在不需要全速運(yùn)行時(shí)調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
　　二、變頻器的作用--軟啟動(dòng)
　　當(dāng)電機(jī)通過工頻直接啟動(dòng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生7到8倍的電機(jī)額定電流。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)的壽命，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)也會(huì)造成很大沖擊。而變頻調(diào)速則可以在零速零電壓?jiǎn)?dòng)(也可適當(dāng)加轉(zhuǎn)矩提升)。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照V/F或矢量控制方式帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作。使用變頻調(diào)速能充分降低啟動(dòng)電流，提高繞組承受力，減少啟動(dòng)電流對(duì)馬達(dá)和電網(wǎng)的沖擊，延長電機(jī)的使用壽命，同時(shí)也不會(huì)造成峰谷差值過大的問題造成供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常。
　　三、變頻器的作用--控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化
　　變頻調(diào)速能在零速啟動(dòng)并按照用戶的需要進(jìn)行均勻地加速，而且其加速曲線也可以選擇(直線加速、S形加速或者自動(dòng)加速)。運(yùn)行速度可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能根據(jù)工藝過程迅速改變，還能通過遠(yuǎn)控plc或其他控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化。
　　四、變頻器的作用--減少機(jī)械磨損和損耗
　　而通過工頻啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)或相連的機(jī)械部分軸或齒輪都會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。這種振動(dòng)將進(jìn)一步加劇機(jī)械磨損和損耗，降低機(jī)械部件和電機(jī)的壽命。在變頻調(diào)速中, 
停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車、自由停車、減速停車+直流制動(dòng))，它能減少對(duì)機(jī)械部件和電機(jī)的沖擊，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加可靠，壽命也會(huì)相應(yīng)增加，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　五、變頻器的作用--可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限
　　通過變頻調(diào)速后，能夠設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來保護(hù)機(jī)械不致?lián)p壞，從而保證工藝過程的連續(xù)性和產(chǎn)品的可靠性。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)，甚至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達(dá)到3%～5%左右。在工頻狀態(tài)下，電機(jī)只能通過檢測(cè)電流值或熱保護(hù)來進(jìn)行控制，而無法像在變頻控制一樣設(shè)置的轉(zhuǎn)矩值來動(dòng)作。
　　變頻器的分類
　　按變換的環(huán)節(jié)分類
　　(1)交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。
　　(2)可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器;
　　按直流電源性質(zhì)分類
　　(1)電壓型變頻器
　　電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合。
　　(2)電流型變頻器
　　電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器(電流型)。電流型變頻器的特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合。
　　按主電路工作方法
　　電壓型變頻器、電流型變頻器
　　按照工作原理分類
　　可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;
　　按照開關(guān)方式分類
　　可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器;
　　按照用途分類
　　可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。此外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式分類，按主開關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低分類。
　　按變頻器調(diào)壓方法
　　PAM變頻器是一種通過改變電壓源Ud 或電流源Id的幅值進(jìn)行輸出控制的。
　　PWM變頻器方式是在變頻器輸出波形的一個(gè)周期產(chǎn)生個(gè) 脈沖波個(gè)脈沖，其等值電壓為正弦波，波形較平滑。
　　變頻器的原理
　　變頻器是應(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。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
　　通俗點(diǎn)解釋就是：變頻器： 變頻變頻， 就是改變頻率。 我們國家的電網(wǎng)頻率是50 HZ 的， 通過變頻器就可以改變輸出的頻率， (一般是0-400HZ 
無極調(diào)頻)， 頻率改變后可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。 一般把工頻 50 HZ 進(jìn)入變頻器后， 輸出的頻率可以調(diào)， 實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
　　原理： 簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是 ： 交流——直流——交流 。 三相電工頻(50HZ ) 進(jìn)來， 經(jīng)過變頻器內(nèi)部整流橋后，變?yōu)橹绷麟姟?之后通過逆變電路輸出 
交流電， 如何實(shí)現(xiàn)調(diào)頻率? 就是通過逆變電路中IGBT (可控硅) 控制導(dǎo)通角度來調(diào)頻。不同時(shí)間段，控制不同角度的導(dǎo)通角 ，就會(huì)產(chǎn)出不同的頻率。

                

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