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東莞市豐石電子科技有限公司

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臺達變頻器工作原理及結構介紹

文章作者:豐石電子 日期:2021-07-09 閱讀量:
        臺達變頻器(VFD)是一種利用變頻技術和微電子技術,通過改變電機的工作電源頻率來控制交流電機的功率控制設備。
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  臺達變頻器主要由整流器(交流到DC)、濾波器、逆變器(DC到交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元和微處理器單元組成。臺達變頻器通過關閉內部IGBT來調節輸出電源的電壓和頻率,并根據電機的實際需要提供所需的電源電壓,從而達到節能調速的目的。此外,臺達變頻器還有過流、過壓、過載保護等多種保護功能。隨著工業自動化水平的不斷提高,臺達變頻器得到了廣泛的應用。
 
  臺達變頻器的發展也要經歷一個漸進的過程。原臺達變頻器不采用AC-DC-AC拓撲,直接通信,無需中間DC鏈路。這個臺達變頻器叫AC臺達變頻器。目前這個臺達變頻器在chaogao功率和低速調節方面都有應用。其輸出頻率范圍為0-17(輸入電壓頻率的1/2-1/3),不能滿足很多應用的要求。當時沒有IGBT,只有SCR,所以應用范圍有限。
 
  臺達變頻器的工作原理是三相電源由幾組相控開關控制,直接產生所需的變壓變頻電源。其優點是效率高,能量可以方便地返回電網。它zui大的缺點是zui大輸出頻率bixu小于輸入功率頻率的1/3或1/2,否則輸出波形太差,電機會抖動而無法工作。所以穿越臺達變頻器一直局限于低速調整,大大限制了它的適用范圍。
 
  矩陣臺達變頻器是一個交替的直接臺達變頻器,由直接連接在三相輸入輸出之間的九個開關陣列組成。矩陣變換器沒有中間DC環節,輸出由三級組成,諧波含量相對較小;其供電電路簡單緊湊,能輸出頻率、幅值和相位可控的正弦負載電壓。矩陣變換器的輸入功率因數可控,可在四個象限工作。
 
  雖然矩陣變換器有很多優點,但由于兩個開關不能同時導通或關斷,所以很難實現。矩陣變換器的zui大輸出電壓能力低,電壓高,這是變換器的主要缺點。
 
  在風力發電中應用時,矩陣變換器的輸入和輸出是解耦的,即負載側和電源側之間的不對稱會影響另一側。此外,矩陣變換器的輸入端bixu連接濾波電容。雖然它的電容比交流-DC-交流中間儲能電容小,但它是交流電容,所以它要承受開關頻率的交流電流,體積也不小。
 
  交-交變頻是直接變頻,少了一個環節,但是用了很多設備。三相逆變器需要36個晶閘管,控制復雜。另外,交-交變頻只能把頻率調整到工頻,一般是工頻的1/3-1/2,差不多20Hz。
 
  我們把這個交流到DC,然后交流到交流臺達變頻器分為交流-DC-交流電壓型和交流-DC-交流電流型。其中前者應用廣泛,目前的臺達變頻器采用這種拓撲。
 
  其特點是中間為電解電容儲能提供母線電壓,前級采用二ji管無控整流,簡單可靠,逆變器采用三相PWM調制(電流調制算法為空間電壓矢量)。因為電解電容器有一定的容量,所以DC母線電壓是穩定的。此時,只要逆變器IGBT的開關序列(輸出相位序列、頻率)和占空比(輸出電壓)被良好地控制,就可以獲得優異的控制特性。
 
  交流-DC-交流臺達變頻器表示交流通過整流器整流到DC,DC中間電路平滑整流電路的輸出,然后DC電流通過變頻器轉換chengjiao流。
 
  交流/DC/交流臺達變頻器可分為電壓型和電流型。由于控制方法和硬件設計等各種因素,電壓源逆變器得到了廣泛的應用。傳統的電流型交流-DC-交流臺達變頻器采用自然換流晶閘管作為功率開關,其DC側電感昂貴。而且用于雙饋調速時,過同步時需要換向電路,低轉差頻率時性能較差,很少用于雙饋異步風力發電。
 
  電壓型交流-DC-交流-臺達變頻器整流變頻裝置具有結構簡單、諧波含量少、定子和轉子功率因數可調等優點。它能明顯改善雙饋發電機的運行狀態和輸出電能質量,該結構通過DC母線側電容完全實現了電網側和轉子側的分離。
 
  電壓源交流-DC-交流臺達變頻器雙饋發電機定子磁場定向矢量控制系統實現了基于風力發電機zui大功率點跟蹤的有功功率和無功功率解耦控制,是目前變速恒頻風力發電的代表方向。
 
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