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公式表明:當頻率下降時,如果電壓不變,則磁通量將增加,引起電機鐵心的飽和,這當然是不允許的。年代末期以來,一方面,矢量控制理論的提出和實施,使變頻調速系統的性能指標達到了與直流電機調速系統十分接近的地步;另一方面,電力電子器件的飛速發展,也使SPWM調制技術日臻完善,變頻調速器的體積越做越小,價格也達到了用戶能夠接受的程度。
交直交變頻器的工作原理是借助微電子器件、電力電子器件和控制技術,先將工頻電源經過二極管整流成直流電,再由電力電子器件把直流電逆變為頻率可調的交流電源。它在工業自動化領域的變頻器(采用變壓變頻VVVF控制等)和IT、供電領域的不間斷電源(即UPS,采用恒壓恒頻CVCF控制)都有應用。在SPWM變頻器中,開關器件接受控制電路中SPWM調制信號的控制,將直流電逆變成三相交流電。
電流型變頻器的中間直流環節采用大電感進行儲能并濾波,直流電流波形比較平直,使施加于負載上的電流值穩定不變,基本不受負載的影響,其特性類似于電流源,所以稱之為電流型變頻器。交直交變頻器按中間直流濾波環節的不同,又可以分為電壓型和電流型兩種,由于控制方法和硬件設計等各種因素,電壓型逆變器應用比較廣泛。變頻器的負載是異步電動機,屬感性負載,中間直流環節與電機之間除了傳遞有功功率外,還存在無功功率的交換。
由圖可知,變頻器由主電路(包括整流器、中間直流環節、逆變器)和控制回路組成。用六個開關器件,使它們按三相間互差三分之一周期的規律交替工作,就可將直流電逆變成三相交流電了。因此,為了保持電機內的磁通量基本不變,在改變頻率的同時,也必須改變電壓。在改變頻率的同時也改變幅值,稱為脈幅調制,簡寫為PAM,如圖1-3a所示。如使上述兩種狀態不停地交替工作,則負載M上所得到的便是交流電壓了。
在改變頻率時,脈沖的幅值不變,而通過改變脈沖的占空比來改變其平均電壓,稱為脈寬調制,簡寫為PWM。原來,在交流異步電動機內,外加的電源電壓主要和繞組的反電勢相平衡,而繞組的反電勢則與電流的頻率和每極下的磁通量有關:整流器為二極管三相橋式不控整流器或大功率晶體管組成的全控整流器,逆變器是大功率晶體管組成的三相橋式電路,其作用正好與整流器相反,它是將恒定的直流電交換為可調電壓,可調頻率的交流電。
交-交變頻器的結構如下圖所示,交流輸出的正半周電流由正組整流器提供,負半周電流由負組整流器提供。電流型變頻器的直流電壓Ua可以迅速改變大小和方向,所以由它供電的調速系統動態響應比較快。
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