① 什麼是變頻技術
變領技術是將一種頻率電源轉換成另一種頻率電源的技術。在電源的轉換過程中.電能並不發生變化,只是頻率發生變化,目的是為了滿足人們生產、生活各種領域中對電源的不同需要,其中一項典型應用就是將工頻(50Hz或60Hz)的交流電源,轉換成頻率可變的交流電源提供給電動機,通過改變輸出電源的頻率來對電動機進行調速控制,從而實現節能效果。
1變頻技術發展
隨著微電子技術、電力電子技術和自動控制技術的不斷發展,變頻技術也得到了迅速的發展和廣泛的應用。變頻技術最初主要用於整流和交直流可調電源,現在已廣泛用在高壓直流輸電、不同頻率電源連接、靜止無功功率補償和吸收等,應用領域涵蓋交通運輸業、石油行業、家用電器、國防軍事等社會生產、生活的各個方面。在運輸業應用如高速鐵路、超導磁懸浮列車、電動汽車、機器人等,在石油行業應用如採油調速、超聲波驅油等,在家用電器方面應用如變頻空調、變頻洗衣機、變頻微被爐、變頻電冰箱等,在軍事方面應用如軍事通信、導航、雷達等。
變頻技術的發展主要以電力電子器件的發展為基礎,主要經歷了以下幾代:
第1代電力電子器件以晶閘管為代表(20世紀50年代)。1956年貝爾實驗室發明了晶閘管,1958年通用電氣公司推出了商品化的產品。晶閘管是一種電流控制型開關器件,可以實現小電流控制大功率變換,但開關頻率低,且導通後不能自關斷。
第2代電力電子器件以電力晶體管(GTR)和門極關斷晶閘管(GTO)為代表(20世紀60年代)。門極關斷晶閘管是一種電流型自關斷型開關器件,較容易實現整流、斬波、逆變等變頻功能,其開關頻率在1~5kHz之間。
第3代電力電子器件以絕緣柵雙極型晶體管(GBT)為代表(20世紀70年代)。絕緣柵雙極型晶體管是一種電壓控制型自關斷電力電子器件,其開關頻率很高,達到20~200kHz,它的應用使電氣設備的高頻化、高效化和小型化得以實現。
第4代電力電子器件以智能化功率集成電路(PIC)和智能功率模塊(IPM)等為代表(20世紀80年代、90年代)。它們實現了開關頻率的高速化、低導通電壓的高效化和功率器件的集成化,另外還可集成邏輯控制、保護、感測及測量等功能。
變頻技術的發展方向是高電壓大容量化、高頻化、組件模塊化、小型化、智能化和低成本化。
2變頻技術類型
變頻技術可分為以下幾種類型:
(1)交—直變頻技術:又稱整流技術,它是利用整流電路將交流電源轉換成直流電源。
(2)直—直變頻技術:又稱斬波技術,它是利用斬波電路將直流電源轉換成直流脈沖電源,通過調節脈沖的頻率或寬度來改變直流脈沖電源有效值的大小。
(3)直—交變頻技術:又稱逆變技術,它是利用逆變電路將直流電源轉換成交流電源。
(4)交—交變頻技術:又稱移相技術.它是利用交—交變頻電路將一種頻率的交流電源轉換成另一種頻率的交流電源。
3變頻器簡介
我國變頻器應用始於20世紀80年代末,由於變頻器具有良好節能效果等優越性能,使用量不斷增加,而且每年以20%的遞增量快速發展。變頻器至今並無確切的定義,但按其功能作用可理解為改變電動機電源頻率值及電壓值的自動化電氣裝置。變頻器由電力電子器件、電子元器件,微處理器(CPU)等組成。變頻器就是一種典型的採用了變頻技術的電氣設備。變頻器的主要功能是將工頻(50Hz或60Hz)的交流電源轉換成頻率可變的交流電源提供給電動機,通過改變輸出電源的頻率來對電動機進行調速控制。因為電子電工學告訴我們,電動機的轉速與其消耗的能量有一定對應關系。通俗地講,就是電動機的轉速越快,其消耗的能量大幅度增加;反之,電動機的轉速越慢,其消耗的能量將大幅度減少。變頻器正是基於這個原理,通過變頻器中的微處理器實時調整控制電動機的轉速,達到節約能量的目的。
1)變頻器外形
如圖4-51所示,列出了幾種常見變頻器的實物外形。
圖4-53交—交型變頻器組成方框圖
交—交變頻電路一般只能將輸入交流電頻率調低輸出,而工頻電源頻率本來就低,所以交—交型變頻器的調速范圍很窄,另外這種變頻器要採用大量的晶閘管等電力電子器件,導致裝置體積大、成本高,故交—交型變頻器的應用遠沒有交—直—交型變頻器廣泛,因此大家要重點學習了解交—直—交型變頻器。
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