中小容量通用变频器的主电路及特点
出处:zhaoem82 发布于:2008-08-30 14:00:54
一、 通用变频器的主电路
通用变频器的主电路一般都是电压型交-直-交如图1所示。逆变元件现在一般都用IGBT、IPM,GTR已是淘汰产品。成都佳灵电气制造公司的JP6C-T9型容量从0.75~75kW逆变元件为IPM,75~280kW逆变元件为IGBT。这两种元件是世界上生产变频器的元件,与传统的双极性GTR相比,其特点是IGBT具有MOSFET高输入阻抗、高速特性同时也具有GTR大电流密度的特点;IGBT为电压驱动,而GTR为电流驱动。IGBT驱动电流在100nA量级可控制几十安培电流输出,直流电源增益达108~109,几乎不消耗功率,驱动电路简单、效率高,因此功耗很小,变频器散热片面积比GTR小1/3,变频器外形尺寸小;IGBT的开关速度比GTR快,开关时间为10~100ns量级,GTR则以μs计,以至达到几十微妙,因此IGBT有较高的工作频率,用IGBT生产出来的变频器人们听到的噪声几乎没有,与GTR相比降低了20dB,可与电动机直接用工频电源驱动噪声相比,如图2所示。由于工作频率高,输出电流波形为一条圆滑的正弦波形;IGBT有正的电阻高温系数,具有良好的热稳定性,对过电流有自限流作用,多只同样管子的并联有自均流作用,这些都是GTR难以办到的;安全工作区大,具有高度线性化的跨导。为此在变频器逆变元件用IGBT逐步代替GTR是必然的趋势,JP6C-T9型用这样的逆变元件制造大容量的变频器可以说是世界上流的。
图1 通用变频器原理图
图2 噪声特性
IPM是智能化的IGBT,把IGBT功率元件的电路与驱动电路和保护电路集成在一个芯片上的模块,过去成千个元件组成的各种电路而现在是一个芯片,可靠性就大为增加,其失效率把几千个元件失效率变为1个,把可靠性提高到原分立元件的几千倍,同时减少了大量焊点,系统的可靠性就更高了。因此JP6C-T9型MTBF可达到高可靠、长寿命的要求,变频器外形尺寸小。
二、 先进的控制技术、矢量控制
1.转速与转矩特性 采用不同控制方式,转速与转矩特性是不一样的,如采取U/f控制其特性如图3所示。它的调速范围较窄,在低速时运行转差率较大,特性较软。采用矢量控制,其特性如图4所示。使用无速度传感器矢量控制变频器驱动通用电动机时,也能保证在整个频率范围内实现的转矩控制,在1Hz时,也有150%以上的高起动转矩,可在3:1的转速范围内(16~50Hz)以100%转矩连续运行,转速调整率为±1%。
2.快速响应功能 变频器采用了单片机控制,特别是采用了高速数字信号处理器(DSP),其计算速度快,转速调整响应快,因此在提升设备中应用,对防止“滑落”很有效。
转矩响应速度为0.1s,如图5所示。
3.AVR功能保证了高起动转矩的实现 当线电压下降时,使用AVR(自动电压调整)功能,可以维持高起动转矩。如图6所示。
图6 AVR功能
4.电动机参数自动调整功能 变频器与电动机参数调整的步骤自动进行,从而简便了使用操作,因此可以更有效也更易于实现强力运行。
标准电动机参数已由工厂制定,对一些特殊电动机自动调整功能无法提供满意的度,在这种情况下,实际的电动机参数可以由编程器输入。
5.模糊逻辑加、减速功能 此功能根据电动机负载和制动要求自动地计算出加速/减速时间,这就省掉了试机并避免了出错,如图7所示。负载固定时在某一电压下电动机的电流达。当电流时,功率,自动追踪功率的电压。 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息
图7 模糊逻辑加-减速跟踪
6.降低能源消耗,自动节能运行功能 变频器会自动地选择操作参数,使电动机在满足负载转矩要求的情况下以电流运行,这就使之与传统变频器相比,更能降低能源消耗。此功能对应用于像风机和水泵等低转矩要求的负载是非常有效的。
7.多段转速功能 内装速度设定和定时器设定功能,因而能进行7段转速特性曲线运转(能选择连续、继续、保持终值),对各种速度,都用任意加速时间、旋转方向、运转时间,如图8所示。
8.内装PI或PID调节功能。
9.由于采用SVPWM控制和高工作频率的IGBT、IPM,其输出电流波形大为改善,而且消耗电流大为降低,与一般的SPWM控制比较如图9所示。 ://www.tede.cn
图9 JP6C-T9型SVPWM与传统SPWM的消耗电流比较(参考用)
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