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四象限变频器技术介绍.doc

四象限变频器技术介绍

张水江
2019-02-14 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《四象限变频器技术介绍doc》,可适用于工程科技领域

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四象限变频器技术介绍:、引言在上个世纪八十年代末交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台。变频调速在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率、使用方便等方面都有很大的优点这使变频调速成为最有发展前途的一种交流调速方式。普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电控制交流电动机。这种变频器只能工作在电动状态所以称之为两象限变频器。由于两象限变频器采用二极管整流桥无法实现能量的双向流动所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。在一些电动机要回馈能量的应用中比如电梯提升离心机系统只能在两象限变频器上增加电阻制动单元。将电动机回馈的能量消耗掉。另外在一些大功率的应用中二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。IGBT功率模块可以实现能量的双向流动如果采用IGBT做整流桥用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲。一方面可以调整输入的功率因数消除对电网的谐波污染让变频器真正成为“绿色产品”。另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网达到彻底的节能效果。加能公司自年开始进行四象限变频器开发和研制工作。到目前已经形成V,V两个系列各种功率等级的成熟的产品和技术并广泛应用于起重、煤矿和油田领域。、四象限变频器的工作原理四象限变频器的电路原理图如图所示。图四象限变频器的电路原理图工作原理当电机工作在电动状态的时候整流控制单元的DSP产生路高频的PWM脉冲控制整流侧的个IGBT的开通和关断。IGBT的开通和关断与输入电抗器共同作用产生了与输入电压相位一致的正弦电流波形这样就消除了二极管整流桥产生的K±谐波。功率因数高达。消除了对电网的谐波污染。此时能量从电网经由整流回路和逆变回路流向电机变频器工作在第一、第三象限。输入电压和输入电流的波形如图所示。图输入电压和输入电流的波形当电动机工作在发电状态的时候电机产生的能量通过逆变侧的二极管回馈到直流母线当直流母线电压超过一定的值整流侧能量回馈控制部分启动将直流逆变成交流通过控制逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网达到节能的效果。此时能量由电机通过逆变侧、整流侧流向电网。变频器工作在二、四象限。输入电抗器的主要功能是电流滤波。回馈电流和电网电压波形如图所示:图回馈电流和电网电压波形四象限变频器的系统构成主回路的构成:预充电电路输入电抗、智能功率模块电解电容和输出电抗。各部分的功能列举如下:预充电电路:由交流接触器、功率电阻组成及相应的控制回路。主要功能是系统上电时完成对直流母线电容的预充电。避免上电时强大的冲击电流烧坏功率模块。输入电抗器:电动状态下起储能作用形成正弦电流波形。回馈状态下起滤波作用滤掉电流波形的高频成分。智能功率模块(SkiiP):整流侧和逆变侧IGBT、隔离驱动、电流检测以及各种保护监测功能。电解电容:储能滤波。输出电抗:降低输出dvdt对电机起到一定的保护作用。控制部分组成:系统辅助电源模块预充电控制功率接口板DSP控制板及人机接口板。系统辅助电源产生系统控制所需的V,V和V电源预充电控制用于控制预充电交流接触器的动作功率接口板反馈系统控制所需的电流信号电压信号及温度信号并且传递PWM控制波形到驱动板。接口板要对信号进行滤波处理DSP控制板完成整流逆变PWM控制算法系统的大脑。人机接口板显示变频器运行的各种状况以及用户参数输入。、整流部分整流部分系统控制方框图如图所示。图整流部分系统控制方框图如图所示系统的给定是直流母线电压指令这个指令与直流母线电压反馈的误差送到电压环的PI调节器。电压环的PI调节与三相输入正弦波的乘积成为三相电流的指令三相电流指令与各自电流反馈作比较误差送到电流环的PI调节器。电流环PI调节器的输出可以通过载波调制产生各相IGBT的PWM控制信号也可以通过空间矢量的方式产生PWM信号控制IGBT。上述的运算都是通过DSP完成的。 

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