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2013-07-15 13:02 |
四象限變頻器的工作原理
當(dāng)電機(jī)工作在電動狀態(tài)的時候，整流控制單元的DSP產(chǎn)生6路高頻的PWM脈沖控制整流側(cè)的6個IGBT的開通和關(guān)斷。IGBT的開通和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入電壓相位一致的正弦電流波形，這樣就消除了二極管整流橋產(chǎn)生的6K±1諧波。功率因數(shù)高達(dá)99%。消除了對電網(wǎng)的諧波污染。此時能量從電網(wǎng)經(jīng)由整流回路和逆變回路流向電機(jī)，變頻器工作在第一、第三象限。當(dāng)電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的時候，電機(jī)產(chǎn)生的能量通過逆變側(cè)的二極管回饋到直流母線，當(dāng)直流母線電壓超過一定的值，整流側(cè)能量回饋控制部分啟動，將直流逆變成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。此時能量由電機(jī)通過逆變側(cè)、整流側(cè)流向電網(wǎng)。變頻器工作在二、四象限。輸入電抗器的主要功能是電流濾波。 M%$ITE
主回路的構(gòu)成：預(yù)充電電路，輸入電抗、智能功率模塊，電解電容和輸出電抗。各部分的功能列舉如下： C2b<is=H:
預(yù)充電電路：由交流接觸器、功率電阻組成及相應(yīng)的控制回路。主要功能是系統(tǒng)上電時，完成對直流母線電容的預(yù)充電。避免上電時強(qiáng)大的沖擊電流燒壞功率模塊。 X]2x0
輸入電抗器：電動狀態(tài)下起儲能作用，形成正弦電流波形�；仞仩顟B(tài)下，起濾波作用，濾掉電流波形的高頻成分。 sEK F
智能功率模塊(SkiiP)：整流側(cè)和逆變側(cè)IGBT、隔離驅(qū)動、電流檢測以及各種保護(hù)監(jiān)測功能。 1:yil9.\*
電解電容：儲能，濾波。 [5!{>L`
輸出電抗：降低輸出dv/dt，對電機(jī)起到一定的保護(hù)作用。 4Wvefq"
控制部分組成：系統(tǒng)輔助電源模塊，預(yù)充電控制，功率接口板，DSP控制板及人機(jī)接口板。 :}q) ]W
系統(tǒng)輔助電源產(chǎn)生系統(tǒng)控制所需的5V, 15V 和24V 電源。 J0f!+]~G3
預(yù)充電控制用于控制預(yù)充電交流接觸器的動作。 f`rI]v|@
功率接口板反饋系統(tǒng)控制所需的電流信號，電壓信號及溫度信號，并且傳遞PWM控制波形到驅(qū)動板。接口板要對信號進(jìn)行濾波處理。 *q\>DE=7
DSP控制板完成整流，逆變PWM控制算法，系統(tǒng)的大腦。 zFDtC-GF
人機(jī)接口板顯示變頻器運(yùn)行的各種狀況以及用戶參數(shù)輸入。 RkTYvAk|kY
四象限變頻器的典型應(yīng)用是具有位勢負(fù)載特性的場合，例如提升機(jī)，機(jī)車牽引，油田磕頭機(jī)，離心機(jī)等。在一些大功率的應(yīng)用中，也需要四象限變頻器以減小對電網(wǎng)的諧波污染。以提升機(jī)的應(yīng)用為例，當(dāng)提升重物時，四象限變頻器拖動電機(jī)克服重力做工，電動機(jī)處于電動狀態(tài)。當(dāng)下放重物時，逆變側(cè)產(chǎn)生勵磁電流，重力牽引電機(jī)發(fā)電，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。勢能轉(zhuǎn)化為電能通過整流側(cè)回饋的電網(wǎng)。采用帶有PWM控制整流器變頻器具有四象限運(yùn)行的功能，能滿足各種位勢負(fù)載的調(diào)速要求，可就電機(jī)的再生能量轉(zhuǎn)化為電能送回電網(wǎng)，達(dá)到最大限度的節(jié)能的目的。不僅如此，它還可減少電源的諧波污染，功率因數(shù)可接近于1，是一種真正的“綠色”變頻器。 !M)] 1Y
無論是兩象限的變頻器還是四象限的變頻器，都是變頻器本身所具有的特性，它是針對變頻器而言的。而我們所說的四象限運(yùn)行是針對電機(jī)的，它和四象限變頻器是完全不同的兩個概念。只不過是兩象限變頻器要想使電機(jī)四象限運(yùn)行必須添加相應(yīng)的功能模塊，即制動單元和制動電阻，而四象限變頻器則不需要添加任何外圍硬件就可以滿足電機(jī)四象限運(yùn)行。 Z:<wB#G
備注：現(xiàn)有的一些變頻器廠商聲稱他們的變頻器配以回饋單元就能夠成為四象限變頻器，滿足電機(jī)的四象限運(yùn)行，并且是能量回饋電網(wǎng)，實際上真正意義上的四象限變頻器是不需要配以任何外圍的部件就能夠滿足電機(jī)的四象限運(yùn)行，并且還能消除電網(wǎng)的諧波污染，使功率因數(shù)基本接近于1，而僅僅能夠?qū)⒛芰炕仞侂娋W(wǎng)的變頻器是不能夠稱其為四象限的變頻器。
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