变频器原理图详解,变频器原理图

可以简单的说,交交变频器需要使用太多元件,不好控制,而交直交使用的元件少,控制简单,所以目前大多使用交直交结构的变频器。

1、变频器的发展也同样要经历一个徐徐渐进的过程,最初的变频器并不是采用这种交直交:交流变直流而后再变交流这种拓扑,而是直接交交,无中间直流环节。这种变频器叫交交变频器,目前这种变频器在超大功率、低速调速有应用。其输出频率范围为:0-17(1/2-1/3 输入电压频率),所以不能满足许多应用的要求,而且当时没有IGBT,只有SCR,所以应用范围有限。

交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源,其优点是效率高,能量可以方便返回电网,其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2,否则输出波形太差,电机产生抖动,不能工作。故交交变频器至今局限低转速调速场合,因而大大限制了它的使用范围。

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此外,还有一种并联的交直交逆变器拓扑结构。这种结构的主要思想是通过一个交直交电流型和一个交直交电压型变频器并联,电流型逆变器作为主逆变器负责功率传输,电压型逆变器作为辅逆变器负责补偿电流型逆变器谐波。这种结构主逆变器有较低的开关频率,辅逆变器有较低的开关电流。同上面提到的交直交电压型逆变器相比较,该拓扑结构具有低开关损耗,整个系统的效率比较高。其缺点也是显而易见的,大量电力电子器件的使用导致成本的上升以及更加复杂的控制算法,另外该种结构电压利用率比较低。

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3、尽管交—直—交变频器具有输出频率高、功率因数高等优点,但交—直—交变频器仍存在许多待改进的问题:

(1)当前大功率高电压电力电子器件处在发展期,GTO元件面临淘汰,IGBT,IGCT尚待成熟;

(2)采用IGCT(或者GTO)、IECT的变流器,器件故障造成直通短路的保护还是难题;电源侧变流器如果发生直通短路会造成电网短路,所以变流器必须采用高漏抗输入变压器,一般要求15%,甚至高达20%;

(3)交—直—交变频器低频运行时过载能力减低,一般运行在5Hz以下时变频器过载能力减半;

(4)交—直—交变频器输出PWM调制电压波形的电压变化率du/dt很高,容易造成电机和电器的绝缘疲劳损伤;输出导线较长时,共模反射电压会在电机侧产生很高的电压,如果是两电平的变流器,这个电压的峰值是直流电压的两倍,如果是三电平的变流器,这个电压的峰值是中间一半电压的三倍;

(5)交—直—交变频器PWM调制将产生谐波、噪声、轴电流等问题。

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