一. 变频器的含义
在工业设备场合,由于我国交流电无论是220父或38〇Y,频率都为5〇Hz,且电动机的转速是固定不变的,但是工业生产设备与人们生活用途中,为了使生产效率的提高以及生活中各电气设备用途的改变,经常需要改变电动机的速度,方可改变工业电气设备及人的生活所需,如果改变电动机供电电压是不能实现的,则改变电动机的工作电流也是难以实现的。在现实工业控制场合,通过改变交流电动机供电频率,从而改变磁极快慢的设备,我们称它为变频器◊也可以说变频器是一个变频电源,用来改变电动机正反转及改变转速、定时、启动、停机、复位等工作状态。
1.1.2变频器的种类
(1) 按用途分类可分为专用变频器及通用变频器两大类。
① 专用变频器一般专用变频器是针对某一电气专用设备而使用的。例如,电梯专用恒压供水及风机等专用变频器可充分发挥变频器的调速优势功能。专用变频器比较常见的有电梯专用变频器、恒压供水变频器、三相与单相电动机变频器、风机变频器。
② 通用变频器在很多设备中都可以通用,以节能为主要目的,用于调速功能不高的场合。
(2) 按工作频率的变换分类一般可分为交变交及交变直、直变交变频器两类。
① 交变交指将交流电直接转换成频率电压可调的交流电,对电动机进行调速变速的控制。
② 交变直、直变交一般先将交流电变为直流电,然后对直流电进行逆变,最后再将直流受控与变频脉冲信号变换成可控的变化的交流电给电动机供电。
(3) 按变频电源分类一般有电流型变频器与电压型变频器两类。
① 电流型变频器主电路中变频中间电路釆用直流储能元件用于控制负载电流,在较大场合使用,控制电动机线圈中电流从而控制功率。
② 电压型变频器指变频器的中间电路釆用电容器作储蓄元件,使直流电压比较平稳而且电压内阻小。
1.1.3变频器在工业设备中的应用
如图1-1所示目前在变频设备中,日常生活中用得最多得就是高层釆用的恒压供水设备
1.2.1变频器的组成
一般变频器大体结构分为主电路与变频控制电路两部分。变频主电路由三相或两相整流电路、电容滤波与储能升压电路、充电限流电路、制动电路、逆变电路等组成◊变频控制电路由电源电路(指开关电源)、脉冲信号驱动电路MCU与CPU电路、电压电流功率模块温度、OCfe障检铡电路、面板操作控制电路等组成。实际变频器除了主电路与变频控制电路外,还有变频状态显示电路与变频外设备接口电路等。

变频器及其电路中的电子器件

图1-1
变频器及其电路中的电子器件 图1-1变频器的组成 1.2.2变频器各电踣作用及原理

(1) 变频主电路将交流 38〇乂或220乂,由三相或单相转变,将交流变为脉动直流(釆用二极管的单向导电特性,将取交流电一个半周的数值),然后由充电电路进行充电处理,再进行滤波储蓄升压,再进行制动,送逆变电路,在驱动电路送来的脉冲信号作用下将直流电逆变为人为设置所需的具有一定频率的交流电输出给负载电动机,驱动电动机运行。

(2) 变频控制电路在开关电源提供直流电及人为操作开机启动信号的作用下,MCU电路中频率发生器电路便产生一定频率的脉冲信号送驱动电路,进行脉冲信号的电压与电流驱动放大去控制逆变器变频管工作,于是变频管将直流电压逆变成一定频率的交流电压送电动机,由逆变电路输出端取出一部分电压作为检测电压反馈CPU电路,检铡输出电压的状态,自动改变输出电压。由逆变器前端取出一部分电流反馈CPU作为电流检铡,同时CPU还输出各电路控制信号。变频模块温度检铡电路,检铡模块当前工作温度,如果温度起高经温度传感器,将此时温度转换成一定的信号电压反馈给CPU,CPU便发出控制信号控制电源及MCU电路的频率,使电源与MCU电路转变为正常工作状态,给模块供电,降为正常电压 , 以 免 损 坏 模 块 。 在 操作面板相应功能键时,经信号传送电路给CPU,于是CPU便转换为命令,去控制相应电路工作,同时显示电路将变频器此时的各工作状态经显示器反映出来。

(3) 变频整流电路整流电路主要利用二极管的单向导电特性,取交流电的—个半周,就是取交流电一个方向的电压。如果是三相整流电路,就是将三根火线38〇父进行三相整流转变成脉动直流◊如是单相整流电路,是将220乂单相交流电转变成脉动直流◊整流电路一般有三相六支整流二极管组成三相整流,也有集成三相整流,如果是单相整流电路,便由集成的单相整流器组成。

(4) 滤波电路釆用有极性电解电容器,将整流后脉动直流电中的交流成分滤除,得到纯直流电压,同时储蓄电荷,将整流后的直流电压升压到逆变电路所需工作电压。一般三相变频器经整流电路后,将直流电压升至45〇乂左右,最主要的是滤波电路要给逆变电路提供纯直流电,使逆变器工作性能稳定。

(5) 制动电路在调节变频器,使电动机速度下降时,由于惯性的原因,电动 机 的转速不会马上下降,还处于高速状态 , 这时电动机转子产生剩磁旋转磁场 , 使电动机再生 发 电 , 产 生 电 动 势 ,通过逆变电路给滤电容器 行反向电,使电容器造成电压过高,损坏逆变电路等。为了防止再生电压升高损坏电路,所以釆用制动电路,在电动机减速时制动电路启动工作将电容两端电压放 电,提高减速制动速度。

(6)逆变电路如文前彩图 i-2所示,在CPU频发电路内部产生的脉冲方波的驱动下将整流电路送来的直流电转变为交流电,而且是具有一定频率的交流电,送负载电动机。—般逆变电路由六支变频管构成,有些是将六支变频管集成

在一个模块中,但带有散热片,个别带有风扇。

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