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60hz变频电源,单相变频电源,三相变频电源

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变频电源的原理解释
发布时间:2016-10-17        浏览次数:8994        返回列表
  经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源,它有别于用于电机调速用的变频调速控制器,也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。
经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源,它有别于用于电机调速用的变频调速控制器,也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。
变频电源系统原理(图)
理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波(无失真)。变频电源十分接近于理想交流电源,因此,先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源,以便为用电器提供最优良的供电环境,便于客观考核用电器的技术性能。 变频电源主要有二大种类:线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源,以微处理器为核心,以MPWM方式制作,用主动元件IGBT模块设计,采用了数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kVA, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点,具有短路、过流、过载、过热等保护功能,以保证电源可靠运行。
变频电源可带负载种类及容量选择方法
变频电源可以带载各种阻抗特性的负载,包括电感类、电阻类、整流类常见负载,需引起重视的是负载类型不同,所需变频电源的功率容量有很大不同。
①.负载性质的种类:
③.电源容量选择方法
·阻性: 电源容量 = 1.1×负载功率
·感性:电源容量 =负载启动电流/负载额定电流×负载功率
·整流:电源容量 = 负载电流波峰系数/1.5×负载功率
·混合型:请按照不同负载所占比例适当选取
注:对于冰箱、空调之类的感性负载,应按照启动功率来选择电源容量。
(启动功率一般为额定功率的5-7倍)
三相交流电源 IGBT PWM 系统结构,一般常见结构
①.分离式(独立式)三相交流电源,无电源变压器结构,输入未隔离,输出隔离
结构图:
特点:
·三个独立输出变压器,三组变流器,IGBT使用数量高达 12 个.
·三组变流器亦可共用一组整流器.
·三相由完整的单相集成连结而成,可单相使用(使用任意一相) 或三相使用.
适用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)负载,可依需求制作于一机箱或三机箱
结构不一样,成本不一样,性能当然不一样!!
②.低成本三相交流电源,无电源变压器结构,输入未隔离,输出隔离
结构图:
特点:
·一个输出变压器三组绕组,一组变流器,IGBT使用数量仅 6 个
·仅能供三相负载使用(无法各相单独取用),不适合三相不平衡负载
·此结构仅能制作于一机箱
③.独立式三相交流电源,无输出变压器结构,输入隔离,输出未隔离
结构图:特点:
·一个电源变压器,三组逆变器,IGBT使用数量 12 个
·
适用于三相平衡及不平衡(100%不平衡)负载,仅能制作于一机箱
变频电源基本原变频电源做为交流谐振耐压试验系统的核心部分,要求调压、调频独立进行,输出电压0~400 V,频率30~300 Hz,且稳定度高,还要求在现场环境下有较强的抗干扰能力。
在调频调压控制技术发展的早期多采用PAM方式,因此,变频电源逆变器输出的交流电压波形只能是方波,改变方波有效值,只能通过改变方波的幅值,即中间直流电压幅值来完成。随着全控型快速开关器件GTR、IGBT、MOSFET等的出现,才逐渐发展为PWM方式。由于调节PWM波的占空比即可调节电压幅值,所以逆变环节可同时完成调压和调频任务,整流器无需控制,设备结构更简单,控制更方便。输出电压由方波改进为PWM波,降低了输出电压的低次谐波含量。
SPWM是以正弦波作为基准波(调制波),用一列等幅的三角波(载波)与基准正弦波相比较产生PWM波的控制方式。如图2所示,当基准正弦波高于三角波时,使相应的开关器件导通;当基准正弦波低于三角波时,使相应的开关器件截止。由此,逆变器的输出电压波形为图2b所示的脉冲列,其特点是:半个周期中各脉冲等距等幅不等宽,总是中间宽,两边窄,各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成比例。这种脉冲波经过低通滤波后可得到与调制波同频率的正弦波,正弦波幅值和频率由调制波的幅值和频率决定。这就是变频电源调频调压的原理。
试验变频电源的主电路原理如图3所示。三相交流电压经过三相桥式不控整流电路整流成脉动直流电压,经过中间滤波电容的储能和滤波成为平滑直流电压。逆变环节由4块IGBT构成全桥逆变器,反并联二极管完成IGBT关断时的续流工作,R、C、D构成RCD阻止放电型吸收缓冲回路。逆变部分采用SPWM控制方式,将直流电压逆变为电压和频率可调的SPWM脉冲波。电感L和电容C3组成低通滤波器LC,滤出高频载波成分。为了限制电容器充电电流,在整流桥的输出端与储能电容之间串入一个限流电阻R1,只在接入电源的最初短时间内将限流电阻R1串入,当电容器两端电压升至一定值后,闭合接触器JC2将电阻R1切除。
低通滤波器LC输出设计是否合适,直接影响变频电源输出电压波形的失真度,因此滤波器的设计原则是考虑最高输出频率,只要最高输出频率下正弦波的失真度得到满足,则低频输出时由于载波比增加,正弦波失真度可自然满足。
由于电源容量很大,IGBT关断和开通电流都很大,主电路引线电感Lp的存在,将在IGBT功率回路中引起浪涌电压,其能量与Vpeak/2 Lp I2成比例,较高的浪涌电压将增加功率器件的开关损耗,并危及器件的安全。因此在大功率应用时必须采取措施减少主回路的配线电感,并用缓冲吸收电路来降低电压尖峰值