变频器PWM控制课件.ppt

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1、一、变频器相关知识（一）变频器的用途1．变频调速的节能2．以提高工艺水平和产品质量为目的的应用3．变频调速在电动机运行方面的优势4．变频家电（二）变频器的基本结构调速用变频器通常由主电路、控制电路和保护电路组成。典型的电压控制型通用变频器的原理框图。变压变频（VVVF：VariableVoltageFrequency）装置结构框图（三）变频器的主电路结构1、交－直－交变频器的控制方式：（1）、采用可控整流器调压、逆变器调频的控制方式特点：调压和调频在两个环节上分别进行，在控制电路上协调配合，结构简单，控制方便。但是，由于

2、输入环节采用晶闸管可控整流器，当电压调得较低时，电网端功率因数较低。而输出环节多用由晶闸管组成多拍逆变器，每周换相六次，输出的谐波较大，因此这类控制方式现在用的较少。（2）、采用不控整流器整流、斩波器调压、再用逆变器调频的控制方式特点：整流环节采用二极管不控整流器，只整流不调压，再单独设置斩波器，用脉宽调压，这种方法克服功率因数较低的缺点；但输出逆变环节未变，仍有谐波较大的缺点。（3）、采用不控制整流器整流、脉宽调制（PWM）逆变器同时调压调频的控制方式特点：在这类装置中，用不控整流，则输入功率因数不变；用（PWM）逆变

3、，则输出谐波可以减小。PWM逆变器需要全控型电力半导体器件，其输出谐波减少的程度取决于PWM的开关频率，而开关频率则受器件开关时间的限制。采用绝缘双极型晶体管IGBT时，开关频率可达10kHz以上，输出波形已经非常逼近正弦波，因而又称为SPWM逆变器，成为当前最有发展前途的一种装置形式。2、变频器主要类型当中间直流环节采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电压型变频器。当中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻抗很

4、大，对负载来说基本上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频器叫做电流型变频器。3、典型交-直-交变频器主电路（1）交－直－交电压型PWM变频电路电路采用二极管构成整流器，完成交流到直流的变换，其输出直流电压Ud是不可控的；中间直流环节用大电容C滤波；电力晶体管V1～V6构成PWM逆变器，完成直流到交流的变换，并能实现输出频率和电压的同时调节，VD1～VD6是电压型逆变器所需的反馈二极管。（2）带有泵升电压限制电路的变频电路（3）可以再生制动的变频电路（4）交－直－交电流型变频电路电路中整流器采用晶闸管构成的

5、可控整流电路，完成交流到直流的变换，输出可控的直流电压U，实现调压功能；中间直流环节用大电感L滤波；逆变器采用晶闸管构成的串联二极管式电流型逆变电路，完成直流到交流的变换，并实现输出频率的调节。（5）交－直－交电流型PWM变频电路4、电压型变频器与电流型变频器的性能比较IGBT也称绝缘栅极双极型晶体管，是一种新发展起来的复合型电力电子器件。具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，还具有输入通态电压低，耐压高和承受电流大的优点。在变频器驱动电机，中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT有着主导地位

6、。二、IGBT的结构和工作原理1、IGBT的结构IGBT是一种三端器件：栅极G、集电极C和发射极E。简化等效电路表明，IGBT为MOSFET与GTR的组合。GTR与MOSFET组成的达林顿结构，相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。2、IGBT的工作原理IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，它是一种压控型器件。其开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定的，当UGE为正且大于开启电压UGE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流使其导通。当栅极与发射极之间加反向电压或不加电压时，M

7、OSFET内的沟道消失，晶体管无基极电流，IGBT关断。几种全控型器件的比较：门极可关断晶闸管（GTO）在当前各种自关断器件中，GTO容量最大、工作频率最低(1~2kHz)。GTO是电流控制型器件，因而在关断时需要很大的反向驱动电流；GTO通态压降大、dV/dT及di/dt耐量低，需要庞大的吸收电路。目前，GTO虽然在低于2000V的某些领域内已被GTR和IGRT等所替代，但它在大功率电力牵引中有明显优势；今后，它也必将在高压领域占有一席之地。大功率晶体管（GTR）GTR是一种电流控制的双极双结电力电子器件，产生于本世纪

8、70年代，其额定值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具备晶体管的固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌