成都變頻器廠(chǎng)家精匯川,今天我們要給大家講的是變頻器的工作原理:變頻器是可以改變頻率的器件,它是一個(gè)頻率和電壓能調整輸出的交流電源而已,主要用來(lái)給異步電機進(jìn)行調速使用。在變頻器沒(méi)有出現以前,異步電機調速是非常麻煩的,因為轉速和轉矩不是一條直線(xiàn),比如通過(guò)滑差頭來(lái)調速,或者簡(jiǎn)單的降壓調速等等,效果都不理想。根據三相異步電機的轉速公式,轉速n=60*f/p(1-s),其中p是極對數,s是轉差率,f是電源的頻率,只要能輸出一個(gè)頻率可控的交流電源,三相異步電機的轉速就可以順利改變,這個(gè)就是變頻器工作原理的根本。
但是發(fā)電廠(chǎng)供應的三相交流電源,是相差120°的正弦波,頻率都是50HZ的,在電力電子器件被發(fā)明以前,相改變這個(gè)電源頻率,幾乎是不可能完成的事情,所以交流電機發(fā)明了幾乎接近100年都沒(méi)有良好的調速裝置。
后來(lái)晶閘管,GTR管,IGBT管等大功率器件在上個(gè)世紀末相應被發(fā)明了,還有單片機嵌入式技術(shù)日益成熟,人們找到了異步電機調速的基本方法。那就是先把三相交流電壓,經(jīng)過(guò)二極管或者可控硅來(lái)整流成為波動(dòng)的直流電,再利用電容來(lái)濾波和穩壓,變成穩定的直流電,利用6個(gè)IGBT管來(lái)組成逆變回路,單片機通過(guò)PWM斬波的方法,輸出一系列可變脈寬的方波,用來(lái)模擬出可變頻率的交流電的等效效果,達到控制電機轉速的目的。
可以想象一下,任何曲線(xiàn)都能用很多條直線(xiàn)段來(lái)分段模擬鏈接,模擬用的直線(xiàn)段越多,曲線(xiàn)就可以被描述得越準確,這個(gè)實(shí)際是數學(xué)上的微積分的理念了。
正弦波雖然看起來(lái)很復雜,但是同樣可以用很多個(gè)方波來(lái)模擬等效它,如果輸出等幅值而寬度可變的方波,而且方波的面積和對應的正弦波面積相等,它的作用會(huì )等同于正弦波的工作效果,通過(guò)控制工作周期就可以改變輸出電源的頻率,這種就是所謂的PWM控制了,因為IGBT這些開(kāi)關(guān)管可以實(shí)現非常高速的開(kāi)關(guān)功能,比如有幾十K的頻率,這樣輸出的方波足夠多,模擬出來(lái)的正弦波效果就比較好。
但是電機光改變頻率還不夠的,電壓也要跟著(zhù)調整,否則可能會(huì )讓電機工作不正常,比如嚴重發(fā)熱而燒毀等。主要是因為電機的鐵芯是非線(xiàn)性的,要求在電源頻率改變的時(shí)候,電壓也要改變,這樣才可以控制主磁通恒定不變。
因為:主磁通≈電機電壓÷(4.44*頻率*電子繞組匝數)
因此要在調頻的時(shí)候,讓電機電壓也跟著(zhù)頻率的變化而變化,這樣主磁通就可以保持不變了,避免磁通飽和或者工作在弱磁狀態(tài)。
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