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台达变频器工作原理及结构介绍

文章作者:丰石电子 日期:2021-07-09 阅读量:
        台达变频器(VFD)是一种利用变频技术和微电子技术,通过改变电机的工作电源频率来控制交流电机的功率控制设备。
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  台达变频器主要由整流器(交流到DC)、滤波器、逆变器(DC到交流)、制动单元、驱动单元、检测单元和微处理器单元组成。台达变频器通过关闭内部IGBT来调节输出电源的电压和频率,并根据电机的实际需要提供所需的电源电压,从而达到节能调速的目的。此外,台达变频器还有过流、过压、过载保护等多种保护功能。随着工业自动化水平的不断提高,台达变频器得到了广泛的应用。
 
  台达变频器的发展也要经历一个渐进的过程。原台达变频器不采用AC-DC-AC拓扑,直接通信,无需中间DC链路。这个台达变频器叫AC台达变频器。目前这个台达变频器在chaogao功率和低速调节方面都有应用。其输出频率范围为0-17(输入电压频率的1/2-1/3),不能满足很多应用的要求。当时没有IGBT,只有SCR,所以应用范围有限。
 
  台达变频器的工作原理是三相电源由几组相控开关控制,直接产生所需的变压变频电源。其优点是效率高,能量可以方便地返回电网。它zui大的缺点是zui大输出频率bixu小于输入功率频率的1/3或1/2,否则输出波形太差,电机会抖动而无法工作。所以穿越台达变频器一直局限于低速调整,大大限制了它的适用范围。
 
  矩阵台达变频器是一个交替的直接台达变频器,由直接连接在三相输入输出之间的九个开关阵列组成。矩阵变换器没有中间DC环节,输出由三级组成,谐波含量相对较小;其供电电路简单紧凑,能输出频率、幅值和相位可控的正弦负载电压。矩阵变换器的输入功率因数可控,可在四个象限工作。
 
  虽然矩阵变换器有很多优点,但由于两个开关不能同时导通或关断,所以很难实现。矩阵变换器的zui大输出电压能力低,电压高,这是变换器的主要缺点。
 
  在风力发电中应用时,矩阵变换器的输入和输出是解耦的,即负载侧和电源侧之间的不对称会影响另一侧。此外,矩阵变换器的输入端bixu连接滤波电容。虽然它的电容比交流-DC-交流中间储能电容小,但它是交流电容,所以它要承受开关频率的交流电流,体积也不小。
 
  交-交变频是直接变频,少了一个环节,但是用了很多设备。三相逆变器需要36个晶闸管,控制复杂。另外,交-交变频只能把频率调整到工频,一般是工频的1/3-1/2,差不多20Hz。
 
  我们把这个交流到DC,然后交流到交流台达变频器分为交流-DC-交流电压型和交流-DC-交流电流型。其中前者应用广泛,目前的台达变频器采用这种拓扑。
 
  其特点是中间为电解电容储能提供母线电压,前级采用二ji管无控整流,简单可靠,逆变器采用三相PWM调制(电流调制算法为空间电压矢量)。因为电解电容器有一定的容量,所以DC母线电压是稳定的。此时,只要逆变器IGBT的开关序列(输出相位序列、频率)和占空比(输出电压)被良好地控制,就可以获得优异的控制特性。
 
  交流-DC-交流台达变频器表示交流通过整流器整流到DC,DC中间电路平滑整流电路的输出,然后DC电流通过变频器转换chengjiao流。
 
  交流/DC/交流台达变频器可分为电压型和电流型。由于控制方法和硬件设计等各种因素,电压源逆变器得到了广泛的应用。传统的电流型交流-DC-交流台达变频器采用自然换流晶闸管作为功率开关,其DC侧电感昂贵。而且用于双馈调速时,过同步时需要换向电路,低转差频率时性能较差,很少用于双馈异步风力发电。
 
  电压型交流-DC-交流-台达变频器整流变频装置具有结构简单、谐波含量少、定子和转子功率因数可调等优点。它能明显改善双馈发电机的运行状态和输出电能质量,该结构通过DC母线侧电容完全实现了电网侧和转子侧的分离。
 
  电压源交流-DC-交流台达变频器双馈发电机定子磁场定向矢量控制系统实现了基于风力发电机zui大功率点跟踪的有功功率和无功功率解耦控制,是目前变速恒频风力发电的代表方向。
 
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