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1、第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介内容提要和学习要求：内容提要和学习要求：1.1.掌握掌握通用变频器通用变频器的基本结构原理；的基本结构原理；2.2.掌握掌握主电路及各元件主电路及各元件的基本作用；的基本作用；3.3.了解了解控制电路各单元的控制电路各单元的基本作用；基本作用；3.3.掌握变频器掌握变频器频率频率指标的含义；指标的含义；第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介一一.通用变频器的基本结构通用变频器的基本结构如图如图3.83.8所示：所示：通用变频器通用变频器由
2、三部分组成：由三部分组成：1.1.主电路部分主电路部分2.2.控制电路部分控制电路部分3.3.操作面板操作面板图3.8变频器的框图原理第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介二二.主电路结构主电路结构断路器交流接触器交流电抗器噪声滤波器制动电阻制动单元直流电抗器输出交流电抗器噪声滤波器图变频调速系统的完整主电路结构图变频调速系统的完整主电路结构一）一）.变频调速系统主电路变频调速系统主电路 如图为一台变频器带一台电如图为一台变频器带一台电动机的完全整主电路。动机的完全整主电路。1.1.断路器断路器：隔离、保护作用：隔离、保护作用.2.2
3、.交流接触器交流接触器：根据负载要求或：根据负载要求或变频器出现故障时切断主电源，变频器出现故障时切断主电源，并防止掉电及故障后的再起动。并防止掉电及故障后的再起动。3.3.交流电抗器交流电抗器（选购件）：抑制（选购件）：抑制高次谐波，改善功率因数。高次谐波，改善功率因数。4.4.噪声滤波器噪声滤波器（选购件）：削弱（选购件）：削弱较高频率的谐波电流，防止变频较高频率的谐波电流，防止变频器对其它设备的干扰。器对其它设备的干扰。第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介二二.主电路结构主电路结构图变频调速系统的完整主电路图变频调速系统的完整
4、主电路5.VF5.VF变频器变频器：由电力电子器件构成的整流电路、中间环：由电力电子器件构成的整流电路、中间环节、逆变电路变频器节、逆变电路变频器,R,R、S S、T T是三相交流电源输入端是三相交流电源输入端,U,U、V V、W W是变频器三相交流电源输出端是变频器三相交流电源输出端.制动电阻和制动单元制动电阻和制动单元：见后：见后图图 主电路中主电路中VFVF变频器变频器电路电路第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介二）二）.变频器的主电路变频器的主电路图图3.103.10电压源型交电压源型交-直直-交变压变频主电路的基本结构交
5、变压变频主电路的基本结构第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介二）二）.变频器的主电路变频器的主电路 1.1.交交-直部分直部分 二极管二极管VD1-VD6VD1-VD6:构成三相不可控构成三相不可控整流电路，将三相交流电全波整流成整流电路，将三相交流电全波整流成直流电直流电,其平均电压为其平均电压为滤波电容滤波电容C CF F:滤波，去耦，储能。滤波，去耦，储能。限流电阻限流电阻R RL L和开关和开关S SL L（SCR)SCR)：限制限制充电电流，保护整流桥。晶闸管的作充电电流，保护整流桥。晶闸管的作用同用同S SL L。电源
6、指示电源指示H HL L：指示电路工作电源是指示电路工作电源是否接通否接通，显示电路断电后滤波电容显示电路断电后滤波电容C CF F上的电荷是否释放完毕。上的电荷是否释放完毕。第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介二）二）.变频器的主电路变频器的主电路 2.2.直直-交部分交部分电力电子器件电力电子器件VT1-VT6VT1-VT6：构成构成变频器的逆变电路，将变频器的逆变电路，将VDVD1 1VDVD6 6整流后的直流电整流后的直流电逆逆变成频率和幅值可调的交流变成频率和幅值可调的交流电，是变频器的核心部分。电，是变频器的核心部分。
7、续流二极管续流二极管VD7-VD12VD7-VD12：主要功能是：主要功能是：a.a.对电动机等感性负载，由于电感是能量转换元件，续流二对电动机等感性负载，由于电感是能量转换元件，续流二极管极管VDVD7 7VDVD1212为无功分量返回直流侧提供为无功分量返回直流侧提供“通道通道”b.b.当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过续流二极管过续流二极管VDVD7 7VDVD1212返回直流电源。返回直流电源。第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介c.与与电力电子器件电力电
8、子器件VT1-VT6VT1-VT6共同完成逆变的工作过程：由于共同完成逆变的工作过程：由于各电力电子器件处于不停的导通和截止状态，在交替导各电力电子器件处于不停的导通和截止状态，在交替导通和截止的换相过程中，各二极管提供续流通道。通和截止的换相过程中，各二极管提供续流通道。缓冲电路：缓冲电路：由由C0C01 1C0C06 6、R0R01 1 R0R06 6,VD0,VD01 1 VD0VD06 6构成。构成。a.a.设置缓冲电路的原因设置缓冲电路的原因：电力电子器件工作状态有开通、通态、关断、断态四种电力电子器件工作状态有开通、通态、关断、断态四种工作状态，其中断态时承受高电压，通态时承载大电
9、流，工作状态，其中断态时承受高电压，通态时承载大电流，而开通和关断过程中开关器件可能同时承受过压、过流、而开通和关断过程中开关器件可能同时承受过压、过流、过大的过大的di/dtdi/dt、du/dtdu/dt以及过大的瞬时功率。以及过大的瞬时功率。b.b.缓冲电路作用缓冲电路作用：防止高电压和大电流可能使器件工作点超防止高电压和大电流可能使器件工作点超出安全工作区而损坏器件。出安全工作区而损坏器件。c.c.原理原理：关断缓冲电路关断缓冲电路吸收器件的关断过电压和换相过电压，吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制抑制du/dt,du/dt,减小关断损耗；减小关断损耗；开通缓冲电路开通缓冲电路抑制
10、器件开通抑制器件开通时的电流过冲和时的电流过冲和di/dt,di/dt,减小器件的开通损耗。减小器件的开通损耗。第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介3.3.制动电阻和制动单元制动电阻和制动单元制动制动：电动机在工作过程中，如电磁转矩方向和转子的：电动机在工作过程中，如电磁转矩方向和转子的实际旋转方向相反，就称作制动实际旋转方向相反，就称作制动 。制动有再生制动、。制动有再生制动、直流制动和反接制动，后两种常用在使电动机迅速停止直流制动和反接制动，后两种常用在使电动机迅速停止的过程中。的过程中。制动电阻制动电阻R RB B:电动机在
11、工作频率下降过程中，异步电动机电动机在工作频率下降过程中，异步电动机的转子转速超过此时的同步转速时，电动机处于再生制的转子转速超过此时的同步转速时，电动机处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压电压U UD D不断升高。因此必须将再生到直流电路的能量消不断升高。因此必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使耗掉，使U UD D 保持在允许的范围内。制动电阻就是用来消保持在允许的范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。耗这部分能量的。制动单元制动单元VTVTB B：由大功率晶体管由大功率晶体管GTRGTR及驱动电路构成，控及驱动电
12、路构成，控制放电电流，避免在直流回路中产生过高的电压。制放电电流，避免在直流回路中产生过高的电压。二）二）.变频器的主电路变频器的主电路第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介一）主要组成一）主要组成 变频器的控制电路是为变频器的控制电路是为变频器的主电路提供通断控变频器的主电路提供通断控制信号的电路，其主要任务制信号的电路，其主要任务是完成变频电路开关器件的是完成变频电路开关器件的通断控制和提供多种保护功通断控制和提供多种保护功能。主要由中央运算处理单能。主要由中央运算处理单元电路、信号检测单元元电路、信号检测单元CPUCPU电路、
13、驱动控制单元电路首页.世纪娱乐平台.首页、驱动控制单元LSILSI电电路、保护及报警单元电路等路、保护及报警单元电路等组成。组成。三三.控制电路单元控制电路单元第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介一）主要组成一）主要组成1.1.中央运算处理单元电路中央运算处理单元电路 将外部的压力、速度、转矩等指令信号同检测电将外部的压力、速度、转矩等指令信号同检测电路的电流、电压信号进行比较路的电流、电压信号进行比较运算，决定变频器的运算，决定变频器的输出频率和电压。输出频率和电压。2.2.信号检测中央处理单元信号检测中央处理单元CPUCPU电路电路 CPUCPU包括
14、控制程序、控制方式等部分，是变频器包括控制程序、控制方式等部分，是变频器的控制中心。外部控制信号、内部检测信号、用户的控制中心。外部控制信号、内部检测信号、用户对变频器的参数设定等送到对变频器的参数设定等送到CPU,CPU,经经CPUCPU处理后对变频处理后对变频器进行相关的控制。器进行相关的控制。三三.控制电路单元控制电路单元第第 3 3 章章 变变 频频 调调 速速 原原 理理 3.2 3.2 通用变频器简介通用变频器简介一）主要组成一）主要组成3.3.驱动控制单元驱动控制单元LSILSI电路电路 主要包括主要包括PWMPWM信号分配和调制电路，输出信号电路等。主信号分配和调制电路，输出信
15、号电路等。主要作用是产生符合系统控制要求的驱动信号，受要作用是产生符合系统控制要求的驱动信号，受CPUCPU的控制。的控制。4.4.保护及报警单元电路保护及报警单元电路 变频器通常有故障自诊断功能和保护功能。当变频器出变频器通常有故障自诊断功能和保护功能。当变频器出现故障时，由现故障时，由CPUCPU控制控制LSILSI，改变驱动信号，变频器停止工作。，改变驱动信号，变频器停止工作。5.5.参数设定和监视单元参数设定和监视单元 由操作面板组成，用于对变频器的参数设定和由操作面板组成，用于对变频器的参数设定和监视当前监视当前的工作状态。包括液晶显示屏和键盘。的工作状态。包括液晶显示屏和键盘。三三.控制电路单元控制电路单元
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