ABB 3BHL000359P0003 變頻器
張黔豫 180 6446 5927
ABB 3BHL000359P0003 變頻器
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ABB 3BHL000359P0003 變頻器
變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。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、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。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用。
變頻器也稱為變頻驅動器或驅動控制器，可譯作Inverter（和逆變器的英文相同）。變頻器是可調速驅動系統(tǒng)的一種，是應用變頻驅動技術改變交流電動機工作電壓的頻率和幅度，來平滑控制交流電動機速度及轉矩，最常見的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉換器。在變頻器出現(xiàn)之前，要調整電動機轉速的應用需透過直流電動機才能完成，不然就是要透過利用內建耦合機的VS電動機，在運轉中用耦合機使電動機的實際轉速下降，變頻器簡化了上述的工作，縮小了設備體積，大幅度降低了維修率。不過變頻器的電源線及電動機線上面有高頻切換的訊號，會造成電磁干擾，而變頻器輸入側的功率因素一般不佳，會產生電源端的諧波。變頻器的應用范圍很廣，從小型家電到大型的礦場研磨機及壓縮機。全球約1/3的能量是消耗在驅動定速離心泵、風扇及壓縮機的電動機上，而變頻器的市場滲透率仍不算高。能源效率的顯著提升是使用變頻器的主要原因之一。變頻器技術和電力電子有密切關系，包括半導體切換元件、變頻器拓撲、控制及模擬技術、以及控制硬件及固件的進步等。主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關時間和電壓波形。控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。
這是近幾年才發(fā)展起來的一種電路拓撲結構，它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設計，由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅動交流電動機，無需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。整套變頻器共有18個功率單元，每相由6臺功率單元相串聯(lián)，并組成Y形連接，直接驅動電機。每臺功率單元電路、結構完全相同，可以互換，也可以互為備用。變頻器的輸入部分是一臺移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用沿邊三角形連接，共18副三相繞組，分別為每臺功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有6副三相小繞組，之間均勻相位偏移10度。隨著現(xiàn)代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術革命。交流調速取代直流調速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機 變頻調速是當今節(jié)約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構成，缺點很多，諧波大， 對電網和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實 現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，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。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。電動機使用變頻器的作用就是為了調速，并降低啟動電流。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學術語為“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、電壓可調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調速用，又叫變頻調速器。對于主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價格的15－－20倍。
電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中，電動機在啟動時，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設計時在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。
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