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新手必讀|變頻器的原理及作用是什么?

信息來源:      發(fā)布時(shí)間:2020-07-14 09:12:11      點(diǎn)擊次數(shù):0

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器的原理在嵌入式開發(fā)中,經(jīng)常會涉及到對電機(jī)的控制,目前交流電動機(jī)的變頻控制應(yīng)用非常廣泛,所以我們來簡單看圖介紹下變頻器,假設(shè)各位已經(jīng)了解電機(jī)的原理。

 

框圖如下:

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 變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

 

典型的變頻器系統(tǒng)圖如下所示. 主要包括,操作面板,VFD控制器,電機(jī)等部分

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 1、典型的結(jié)構(gòu):

 

主要包括:控制平臺,測量電路,功率電路,保護(hù)電路等

 

常見的變頻器有兩種類型:電壓型和電流型,其中功率逆變部分多使用IGBTIGCT等功率管。

 

2、典型算法:

 

其中以西門子為代表的控制算法主要是基于坐標(biāo)變換(矢量控制),以ABB為代表的算法有興趣的朋友可以自行查找資料獲取(直接轉(zhuǎn)矩控制),這里不在贅述。

 

3、矢量控制:

 

許多芯片MCUMPU廠商都給出了變頻矢量控制的框圖和算法庫,有興趣的可以研究研究,例如下圖為微芯科技(Microchip)給出的框圖

 

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我們可以在Matlab上進(jìn)行仿真算法.

 

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 變頻器有哪些作用?

 

變頻節(jié)能變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動力驅(qū)動時(shí),都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),除達(dá)到動力驅(qū)動要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量,其輸入功率大,且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí),如果流量要求減小,通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。

 

電動機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速,并降低啟動電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率,該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC),這個(gè)過程叫整流。把直流電(DC)變換為交流電(AC)的裝置,其科學(xué)術(shù)語為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波,主要是用在三相異步電動機(jī)調(diào)速用,又叫變頻調(diào)速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器,要對波形進(jìn)行整理,可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jià)格的15--20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”,故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”,即:變頻器。

 

變頻不是到處可以省電,有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路,變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。一臺1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來也有20-30W,相當(dāng)于一盞長明燈. 變頻器在工頻下運(yùn)行,具有節(jié)電功能,是事實(shí)。但是他的前提條件是:

 

第一、大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載;

 

第二、裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持);

 

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

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