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变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式?通用型变频或矢量控制变频??先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源?然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流?交流变直流?、滤波、再次整流?直流变交流?、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
通用变频器基础知识
变频器用途可分为两类?
一类是作为静止电源?即将直流逆变为三相正弦交流电?，另一类是作调速电源?即为交流电动机调速提供频率和电压均可变化的电源。由于变频器在节能方面经济效果显著?因此在建筑、化纤、塑料、纺织等领域得到广泛应用?由于利用变频器可实现交流电动机无级调速?因此被广泛用于风机、水泵、压缩机等流体机械的驱动电动机的调速?由于利用变频器的自动控制性能可以提高产品质量和产量?因此在机电一体化和传统机械改造方面具有*优越性。可以说随着变频器技术的成熟?它所用器件的模块化、大规模集成化和控制手段全数字化?以及产品的智能化、系统化、结构小型化、*化?必然使其在各行各业得到充分利用。因为交流异步电动机采用变频调速可以实现无级调速?所以得到广泛应用。
变频调速核心技术就是变频技术。
目前变频方式有交→直→交变频和交→交变频两种?而普遍采用的是交→直→交变频技术。
1、通用变频器结构与分类
变频器的种类很多、型号很多,但其结构形式和采用的技术基本相同。下面先介绍变频器的分类,然后介绍变频器结构。
1.1、变频器的分类
变频绍器可以按变流环节、输出电压调制方式、开关器件、控制方式和滤波环节分类。
（1）变频器按变流环节分类
变频器变流方式有两种?一种是交流→变直流→再变交流?另一种是交流→变交流。
交流→变直流→再变交流的变频方式?先将固定频率的正弦交流电压经整流电路变换为波纹度较大的直流电压?接着将波纹度较大的直流电压经过滤波电路滤波?使之变为波纹度较小的直流电压?再经过逆变电路的作用?使直流电变为交流电输送给电器。由于将直流逆变为交流的环节很容易控制?而且逆变后的交流电频率调节范围和电压调节范围都大?这对交流电动机运行非常有利?目前交流电动机变频调速多采用此类的变频器。
交流一变交流变频器是将固定频率的交流电直接转换为频率可调的交流电?要特别注意这类变频器输出电压相数与输入相数相同。交流一变交流变频器通常采用三相反并晶闸管可逆桥式变流器组成。此类变频器具有过载能力强、*、电压波形好等优点?但它存在输出电压频率在输入电压频率的50%以下?功率因数低和高次谐波对电网影响大等缺点。目前此类变频器用的很少。
（2）变频器按输出电压调制方式分类
变频器的逆变电路依据逆变电路输出电压调制方式有脉幅调制PAM?Pulse Amplitude Modulation?、脉宽调制PWM?Pulse Width Modulation)、正弦脉宽调制SPWM等3种类型。有关变频器输出电压调制方式详细知识将在后面章节中介绍。
（3）变频器按开关器件分类 ?
1)用晶闸管SCR组成逆变电路的变频器?简称为SCR变频器? SCR晶闸管属于电压控制元件?用晶闸管 SCR组成逆变电路的变频器?即可用于感性负载?也可用于阻性负载?也就是具有通用性。在不超过变频器容量条件下?可以多台电动机并接使用同一台变频器?但电动机不应同时启动?以避免冲激电流过大。
2)用门极可关断晶闸管GTO组成逆变电路的变频器?简称为GTO变频器? 门极可关断晶闸管GTO是电压控制元件?门极可关断晶闸管是通断均可控元件。因此GTO变频器具有开关频率高、频带比宽、低速频特性比较好、*、体积小、重量轻等优点。GTO变频器比SCR变频器更适用于PWM调制方式和SPWEM调制方式。要注意GTO变频器属于窄脉冲信号触发变频器。
3)用双极型晶体管GTR组成逆变电路的变频器?简称为GTR变频器? 双极型晶体管GTR是电流基极电流Ib控制集电极电流Ic所以GTR变频器具有开关频率高、频带比宽、低速频特性比较好、*、体积小、重量轻等优点。GTR变频器比SCR变频器更适用于PWM调制方式和SPWEM调制方式。要注意GTR变频器属于长信号控制变频器。
