模块八交流调速系统.ppt
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1、模块八 交流调速系统,任务名称 变频调速系统的分析、检测与维护,教学目标,知识目标: 能识读交流调速系统的原理图 掌握分析典型交流调速系统所需的知识和方法 掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 掌握常用电子仪器仪表使用方法 掌握交流调速系统检测及故障排除方法,教学目标,能力目标: 会选购和检测变频器 能正确使用常用电子仪器仪表 具有识读交流调速系统原理图的能力 能分析典型交流调速系统的三性 掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 能检测、排除交流调速系统故障,教学目标,素质目标: 养成正确使用电子仪器仪表的习惯 培养学生文献检索、资料查找与阅读能力 培养自主学习能力 培养学生
2、团队精神与协作能力,使学生具有一定的岗位意识及岗位适应能力,教学内容,交流调速的基本类型 变频调速的构成及基本要求 变频器的分类和特点 正弦波脉宽调制(SPWM)变频器 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 交流调速系统检测及故障排除方法,绝缘栅双极晶体管(IGBT)正弦脉宽调制(SPWM )型交流变频电路 绝缘栅双极晶体管(IGBT)及其驱动、保护电路 IGBT管的特点 绝缘栅双极晶体管(IGBT)(Insulated Gate Bipolar Transistor)将双极型晶体管和场效晶体管两者结合起来,它的前面部分类似场效应管,它的后面部分则类似双极型
3、晶体管。 其特性兼有和两者的优点。,IGBT的驱动与保护 采用EXB841模块驱动IGBT的接线图,其中脚用来采集集电极电压(电流大、电压Uc升高),若电流过大,Uc升高,则VD1截止,模块内部电路使脚呈现低电平,这样,将使VL导通,发出过电流保护信号; EXB841内部电路使IGBT的栅极呈现 -5V低电平,使IGBT获得可靠截止保护。 输入信号线要求采用屏蔽双绞线。,图8-1 采用EXB841模块驱动IGBT的接线图,二极管整流器IGBT逆变器构成的交直交变压变频电路 电路的组成 由二极管整流器和IGBT逆变器构成 其工作原理是先将380V/220V、50Hz的三相交流电,经三相二极管桥式
4、整流器变换成直流电,使直流电再经过又IGBT构成的三相逆变器,通过正弦脉宽调制(SPWM)(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制,变换成电压和频率都可调的三相交流电,去供给三相异步(或同步)电动机。,图8-2 交直交变压变频电路的原理图,图8-3 电流型变频器和电压型变频器 a)电流型变频器 b) 电压型变频器,IGBTSPWM(电压源型)交流变压变频电路的工作原理 1.逆变器的工作原理 逆变器是将直流电变换成交流电的装置。 图8-4中直流电是50Hz的交流电经过二极管桥式整流后,变换成电压为Ud的直流电源,属电压型。 在由四个IGBT开关管组成的电路中,以
5、V1与V4为一组,V2与V3为另一组,使之交替通、断,便能在负载上形成交流电。,图8-4 单相IGBTSPWM(电压型)交流变压变频电路原理图,2.正弦脉宽调制(SPWM)的波形分析,图8-5 SPWM波 a) 正弦波 b) SPWM波,图8-6 单极性SPWM波形分析,图8-7 双极性SPWM波形分析 a)信号波与载波的比较 b) 双极性SPWM波形,3.正弦脉宽调制的实现 综上所述,改变信号电压的频率,即可改变逆变器输出基波的频率(频率可调范围一般为0400Hz);改变信号电压的幅值,便可改变输出基波的幅值。载波信号的频率比较高(可达15kHz以上),在负载电感(如电动机绕组的电感)的滤波
6、作用下,可以获得与正弦基波基本相同的正弦电流 采用SPWM控制,逆变器相当一个可控的功率放大器。,交流调速的基本方案与变压变频的基本控制方式 交流调速的基本方案 转差率为转子与定子旋转磁场的转速差n对同步转速n1之比,即 由上式及n1=60f1/p有,变压变频调速的基本控制方式 异步电动机转速 调节频率f1时,却会改变电动机的磁通。异步电动机每相定子绕组的感应电动势为: 由上式有: 结论:当电压频率变化时,磁极下的磁通也将发生变化。,a) 基频以下(U1/f1=恒量) b)基频以上(U1=恒量),三相异步电动机变频调速时的机械特性图,对IGBTSPWMVVVF交流调速系统的分析过程大致为: 预
7、设给定值(转向、转速)起动信号给定积分器U/f函数发生器SPWM控制电路驱动电路主电路(IGBT管三相逆变电路)三相异步电动机。此外还有过电压、过电流、过热等保护环节和其他辅助环节等。,模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统 模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统原理图,图8-10 模拟式IGBTSPWMVVVF交流调速系统原理框图,系统主电路为由三相二极管整流器IGBT逆变器组成的电压型变频电路。 供电对象为三相异步电动机。 IGBT采用专用驱动模块驱动。 SPWM生成电路的主体是由正弦发生器产生的正弦信号波,与三角波发生器产生的载波,通过比较器比较后,产生正弦脉宽调制波(S
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