① 什么是变频技术
变领技术是将一种频率电源转换成另一种频率电源的技术。在电源的转换过程中.电能并不发生变化,只是频率发生变化,目的是为了满足人们生产、生活各种领域中对电源的不同需要,其中一项典型应用就是将工频(50Hz或60Hz)的交流电源,转换成频率可变的交流电源提供给电动机,通过改变输出电源的频率来对电动机进行调速控制,从而实现节能效果。
1变频技术发展
随着微电子技术、电力电子技术和自动控制技术的不断发展,变频技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。变频技术最初主要用于整流和交直流可调电源,现在已广泛用在高压直流输电、不同频率电源连接、静止无功功率补偿和吸收等,应用领域涵盖交通运输业、石油行业、家用电器、国防军事等社会生产、生活的各个方面。在运输业应用如高速铁路、超导磁悬浮列车、电动汽车、机器人等,在石油行业应用如采油调速、超声波驱油等,在家用电器方面应用如变频空调、变频洗衣机、变频微被炉、变频电冰箱等,在军事方面应用如军事通信、导航、雷达等。
变频技术的发展主要以电力电子器件的发展为基础,主要经历了以下几代:
第1代电力电子器件以晶闸管为代表(20世纪50年代)。1956年贝尔实验室发明了晶闸管,1958年通用电气公司推出了商品化的产品。晶闸管是一种电流控制型开关器件,可以实现小电流控制大功率变换,但开关频率低,且导通后不能自关断。
第2代电力电子器件以电力晶体管(GTR)和门极关断晶闸管(GTO)为代表(20世纪60年代)。门极关断晶闸管是一种电流型自关断型开关器件,较容易实现整流、斩波、逆变等变频功能,其开关频率在1~5kHz之间。
第3代电力电子器件以绝缘栅双极型晶体管(GBT)为代表(20世纪70年代)。绝缘栅双极型晶体管是一种电压控制型自关断电力电子器件,其开关频率很高,达到20~200kHz,它的应用使电气设备的高频化、高效化和小型化得以实现。
第4代电力电子器件以智能化功率集成电路(PIC)和智能功率模块(IPM)等为代表(20世纪80年代、90年代)。它们实现了开关频率的高速化、低导通电压的高效化和功率器件的集成化,另外还可集成逻辑控制、保护、传感及测量等功能。
变频技术的发展方向是高电压大容量化、高频化、组件模块化、小型化、智能化和低成本化。
2变频技术类型
变频技术可分为以下几种类型:
(1)交—直变频技术:又称整流技术,它是利用整流电路将交流电源转换成直流电源。
(2)直—直变频技术:又称斩波技术,它是利用斩波电路将直流电源转换成直流脉冲电源,通过调节脉冲的频率或宽度来改变直流脉冲电源有效值的大小。
(3)直—交变频技术:又称逆变技术,它是利用逆变电路将直流电源转换成交流电源。
(4)交—交变频技术:又称移相技术.它是利用交—交变频电路将一种频率的交流电源转换成另一种频率的交流电源。
3变频器简介
我国变频器应用始于20世纪80年代末,由于变频器具有良好节能效果等优越性能,使用量不断增加,而且每年以20%的递增量快速发展。变频器至今并无确切的定义,但按其功能作用可理解为改变电动机电源频率值及电压值的自动化电气装置。变频器由电力电子器件、电子元器件,微处理器(CPU)等组成。变频器就是一种典型的采用了变频技术的电气设备。变频器的主要功能是将工频(50Hz或60Hz)的交流电源转换成频率可变的交流电源提供给电动机,通过改变输出电源的频率来对电动机进行调速控制。因为电子电工学告诉我们,电动机的转速与其消耗的能量有一定对应关系。通俗地讲,就是电动机的转速越快,其消耗的能量大幅度增加;反之,电动机的转速越慢,其消耗的能量将大幅度减少。变频器正是基于这个原理,通过变频器中的微处理器实时调整控制电动机的转速,达到节约能量的目的。
1)变频器外形
如图4-51所示,列出了几种常见变频器的实物外形。
图4-53交—交型变频器组成方框图
交—交变频电路一般只能将输入交流电频率调低输出,而工频电源频率本来就低,所以交—交型变频器的调速范围很窄,另外这种变频器要采用大量的晶闸管等电力电子器件,导致装置体积大、成本高,故交—交型变频器的应用远没有交—直—交型变频器广泛,因此大家要重点学习了解交—直—交型变频器。
② 鍏ㄧ洿娴佸彉棰戠┖璋冩槸浠涔堟剰镐濓纻
鍏ㄧ洿娴佸彉棰戠┖璋冿纴鏄鎸囩┖璋幂殑涓夊ぇ镙稿绩鐢垫満锛埚彉棰戝帇缂╂満鐢垫満銆佸ゅ唴椋庢墖鐢垫満銆佸ゅ栭庢墖鐢垫満锛夐兘閲囩敤浜嗗姛鑳藉己澶х殑鐩存祦鐢垫満锛岄氲繃鍏ㄧ洿娴佹带鍒舵ā鍧楁暣钖堜笁澶х洿娴佺数链虹伒娲荤殑璋冭妭浼桦娍锛屽啀浼桦寲鍖归厤绌鸿皟绯荤粺锛屽皢鍏ㄧ洿娴佸彉棰戠┖璋冨崜瓒婄殑镐ц兘鍙戞尌寰楁穻婕揿敖镊淬
镓╁𪾢璧勬枡锛
鐗圭偣锛
1銆佸叏鐩存祦鍙橀戠┖璋幂殑纭浠堕厤缃闱炲父楂桡纴鍜屾櫘阃氱殑鐩存祦鍙橀戠┖璋幂浉姣旇缉锛屽叏鐩存祦鍙橀戠┖璋冨湪杩愯岀殑杩囩▼涓鍙浠ユ彁楂樿妭鑳芥晥鏋滐绂
2銆佸叏鐩存祦鍙橀戠┖璋冨彲浠ュ湪浣庤呖20鍒呜礉镄勮秴闱欓煶镄勬儏鍐典笅杩愯岋纴鑳藉熷仛鍒板噺阔抽檷鍣锛
3銆佸叏鐩存祦鍙橀戠┖璋冨彲浠ラ氲繃鏀瑰彉鐢靛帇鎴栬呯数娴佺殑鏂瑰纺𨱒ヨ皟鑺傝浆阃燂纴浠庤屽彲浠ヤ娇绌鸿皟镟村姞鍙闱犵殑杩愯岋纴涔熷彲浠ヤ娇绌鸿皟杩愯岃皟鑺傛洿锷犲嗳纭銆
鍙傝冭祫鏂欐潵婧愶细锏惧害锏剧-鍏ㄧ洿娴佸彉棰戠┖璋
③ 鐩存祦鍙橀戞妧链鏄镐庝箞锲炰簨锛
鍙橀戠┖璋 鍦ㄧ┖璋冨櫒涓锛屽彉棰戞妧链鏄涓椤规柊鍏寸殑鎶链锛屽畠鏄阃氲繃鍙橀戝櫒鏀瑰彉鐢垫簮棰戠巼锛屼粠钥屾敼鍙桦帇缂╂満镄勮繍杞杞阃熺殑涓绉嶆妧链銆傚彉棰戝櫒涓昏佸垎涓烘櫠浣撶″彉棰戝櫒鍜屽彲鎺х呭彉棰戝櫒涓ょ嶃傜幇灏嗗叾宸ヤ綔铡熺悊浣滀竴涓绠鍗曚粙缁嶃 鍙橀戠┖璋冨櫒鏄鐢遍┍锷ㄧ数璺銆佸ゅ栨満鐢垫簮鐢佃矾銆佸ゅ唴链虹数婧愮数璺銆佸ゅ栨満椋庢墖鐢垫満鎺у埗鐢佃矾銆佸ゅ唴澶栨満阃氢俊鐢佃矾銆佸崟鐗囧井鐢佃剳鍙婂叾澶栧洿鏋勬垚镄勪富鎺х数璺绛夌粍鎴愩 浜ゆ祦鍙橀戠┖璋冨櫒镄勫伐浣滃师鐞嗘槸锛氩彉棰戞妧链鏄阃氲繃鍙橀戝櫒鏀瑰彉鐢垫簮棰戠巼锛屼粠钥屾敼鍙桦帇缂╂満镄勮浆阃熺殑涓绉嶆妧链锛堣佸浘1鍙橀戠┖璋冨彉棰戝櫒鏋勬垚鏂规嗗浘锛夈傞氲繃鍙橀戝櫒鍏堣繘琛屼氦娴佸埌鐩存祦镄勫彉鎹锛屽啀阃氲繃鍙橀戝櫒杩涜岀洿娴佸埌浜ゆ祦镄勫彉鎹锛屼粠钥屾带鍒朵氦娴佺数链虹殑杞阃熴傝屽瑰彉棰戝櫒镄勬带鍒舵槸阃氲繃浼犳劅鍣ㄥ皢瀹ゅ唴娓╁害淇℃伅浼犻掔粰寰鐢佃剳锛岃緭鍑轰竴瀹氶戠巼鍙桦寲镄勬尝褰锛屾带鍒跺彉棰戝櫒镄勯戠巼銆傚綋瀹ゅ唴镐ラ熼檷娓╂垨镐ラ熷崌娓╂椂锛屽ゅ唴绌鸿皟璐熻嵎锷犲ぇ锛屽帇缂╂満杞阃熷姞蹇锛屽埗鍐烽噺鎸夋瘆渚嫔炲姞锛岀浉鍙嶏纴褰揿ゅ唴绌鸿皟璐熻嵎鍑忓皯镞讹纴铡嬬缉链烘e父杩愯浆鎴栧噺阃熴 鐩存祦鍙橀戠┖璋冨櫒镄勫伐浣滃师鐞嗘槸鎶50Hz宸ラ戜氦娴佺数婧愯浆鎹涓虹洿娴佺数婧愶纴骞堕佽呖锷熺巼妯″潡涓荤数璺锛屽姛鐜囨ā鍧椾篃钖屾牱鍙楀井鐢佃剳鎺у埗锛屾墍涓嶅悓镄勬槸妯″潡镓杈揿嚭镄勬槸鐢靛帇鍙鍙樼殑鐩存祦鐢垫簮锛屽帇缂╂満浣跨敤镄勬槸鐩存祦鐢垫満锛屾墍浠ョ洿娴佸彉棰戠┖璋冨櫒涔熷彲浠ョО涓哄叏鐩存祦鍙橀熺┖璋冨櫒銆傜洿娴佸彉棰戠┖璋冨櫒娌℃湁阃嗗彉鐜鑺傦纴鍦ㄨ繖鏂归溃姣斾氦娴佸彉棰戞洿锷犵渷鐢点 鍙橀戠┖璋冨櫒镄勫埗鍐风郴缁熶笌鏅阃氱┖璋冨櫒锘烘湰鐩稿悓锛屼笉钖岀殑鏄鎺у埗鍒跺㖞鍓傛祦閲忕殑姣涚粏绠¤鐢靛瓙鑶ㄨ俭阒镓鍙栦唬銆傜数瀛愯啫鑳阒鏄涓绉岖敱鍗旷墖寰鐢佃剳鎺у埗鑴夊啿姝ヨ繘鐢垫満姝e弽镞嬭浆甯﹀姩涓涓鍙鎺у埗寮搴︾殑阒闂锛岄榾闂ㄧ殑寮搴﹂櫎浜嗕笌铡嬬缉链鸿浆阃熸湁鍏冲栵纴杩树笌绠¤矾涓婄殑浼犳劅鍣ㄦ湁鍏炽傚彉棰戠┖璋冨櫒镄勮妭娴侀噰鐢ㄧ数瀛愯啫鑳阒锛岀┖璋冨櫒镄勫ゅ栨満缁勫湪鑶ㄨ俭阒杩涘嚭鍙c傚帇缂╂満钖告皵绠$瓑澶氩勮炬湁娓╁害浼犳劅鍣锛屽苟灏嗗叾閲囨牱淇℃伅杈挞佽呖瀹ゅ栨満缁勫井鐢佃剳鎺у埗鍣ㄣ傚井鐢佃剳鍒欑粡杩囧垎鏋愬垽鏂锛屽彲浠ュ强镞舵带鍒堕榾闂ㄧ殑寮钖搴︼纴闅忔椂鏀瑰彉姘熼噷鏄傜殑娴侀噺锛屼娇铡嬬缉链虹殑杞阃熶笌鑶ㄨ俭阒镄勫紑搴︾浉阃傚簲锛屼娇铡嬬缉链虹殑杈挞侀噺涓庨氲繃阒镄勪緵娑查噺鐩搁傚簲锛屼娇钂稿彂鍣ㄧ殑鑳藉姏寰楀埌链澶х▼搴︾殑鍙戞尌銆傛ゅ栵纴閲囩敤鐢靛瓙鑶ㄨ俭阒浣滀负鑺傛祦鍏冧欢锛屽彲浠ヤ綔鍒板埗鐑镞跺寲闇滀笉锅沧満銆傜┖璋冨櫒鍒╃敤铡嬬缉链烘帓姘旂殑鐑閲忓厛钖戝ゅ唴渚涚儹锛屼綑涓嬬殑鐑閲忚緭阃佸埌瀹ゅ栵纴灏嗘崲鐑鍣ㄧ繀鐗囦笂镄勯湝鍖栨帀銆傚彉棰戠┖璋冨帇缂╂満镄勮浆阃燂纸鎺掓皵閲忥级鏄鍙鍙樼殑锛屼负浜嗕娇鍒跺㖞鏁堢巼镟撮珮锛屾渶濂戒娇铡嬬缉链虹殑杞阃熶笌鍒跺㖞鍓傜殑娴侀噺锛堥榾闂ㄧ殑寮搴︼级鐩搁傚簲銆 鍙橀戠┖璋冨拰鏅阃氱┖璋冧笉钖屽: 1鍙橀戠┖璋冩槸鐢ㄤ氦娴佺数棰戠巼𨱒ユ带鍒跺帇缂╂満镄勮浆阃,浠庤屾带鍒跺ゅ唴娓╁害.钥屾櫘阃氱┖璋冩槸閲囩敤镄勭户鐢靛櫒𨱒ユ带鍒跺帇缂╂満镄勫伐浣沧椂闂,𨱒ユ带鍒跺ゅ唴娓╁害镄. 2鍙橀戠┖璋冨帇缂╂満涓崭细锅沧満钥屾櫘阃氱┖璋幂殑铡嬬缉链哄氨瑕佸仠链. 3鍙橀戠┖璋冭兘澶熷緢濂界殑淇濇寔瀹ゅ唴娓╁害镄勫钩琛,钥屾櫘阃氱┖璋冨彧鑳界浉瀵逛缭鎸佸ゅ唴娓╁害骞宠. 4鐢变簬鏅阃氱┖璋冮噰鐢ㄧ殑缁х数鍣ㄦ潵鎺у埗铡嬬缉链虹殑宸ヤ綔,棰戠箒镄勫叧寮链轰篃鏄瀵瑰帇缂╂満瀵垮懡镄勬渶澶ф崯瀹宠屽彉棰戠殑灏变笉瀛桦湪杩欎釜闂棰.钥屼笖寮链烘椂涔熸槸鐢垫祦链澶х殑镞跺,涔熷氨鏄链钥楃数,鍙橀戠┖璋冨氨涓嶅瓨鍦ㄨ岀渷鐢. 5鏅阃氱┖璋冨彧瑕佷竴寮链哄氨鏄链澶х殑杈揿叆鍜岃緭鍑哄姛鐜,钥屽彉棰戠┖璋冨氨涓崭竴镙蜂简,瀹冨彲浠ヨ嚜锷ㄨ皟浣庝氦娴佺数棰戠巼锛岄檷浣庡帇缂╃殑杞阃,褰揿ゅ唴娓╁害瓒婃帴杩戣剧疆娓╁害,杞阃熷氨瓒婃参,瀹幂殑杈揿嚭鍜岃緭鍏ュ姛鐜囧氨瓒婂皬,镓浠ユ瘆璧锋櫘阃氱┖璋,鍙橀戠┖璋冩洿鐪佺数鑺傝兘. 绛旀堣ˉ鍏 鐩鍓嶅竞鍦轰笂鍙堟湁浜嗕袱绉嶏细涓鏄鏂规尝鐩存祦鍙橀戯纴鍙︿竴绉嶅氨鏄寮︽尝鐩存祦鍙橀戙傛柟娉㈢洿娴佸彉棰戞槸鎸囬氲繃铡嬬缉链虹嚎鍦堢殑鐢垫祦鏄涓绉嶆柟娉㈠舰寮(120搴︽带鍒)锛屽鸡娉㈣嚜铹跺氨鏄姝e鸡娉浜(180搴︽带鍒)銆傚叾涓锛180搴︽e鸡娉㈡带鍒舵妧链鏄鐩鍓嶈屼笟链鍏堣繘镄勫彉棰戞妧链銆备綔涓轰竴椤规柊鎶链锛180搴︽e鸡娉涓昏佺敤浜庝笌鐩存祦鍙橀戝帇缂╂満镄勬渶浼桦寲鍖归厤锛屽疄鐜板彉棰戠┖璋冩带鍒舵ц兘绛夋柟闱㈢殑鏄捐宪鎻愰珮銆伞銆鎹浜呜В锛屽浗鍐呭竞鍦轰笂锛屾e鸡娉㈡妧链鍦ㄥ彉棰戜骇鍝佷笂镄勫簲鐢锛屾槸链杩戜袱骞存墠寮濮嫔嚭鐜板苟杩呴熸帹骞垮紑𨱒ワ纴鐩鍓嶉櫎浜嗛暱铏癸纴缇庣殑锛屾牸锷涚瓑浼佷笟閮藉凡鎺ㄥ嚭浜嗗叿澶囱ユ妧链镄勬e鸡娉㈢┖璋冿纴链変笟鍐呬汉澹琛ㄧず锛屸沧暣涓锲藉唴鍙橀戠┖璋冨竞鍦虹殑姝e鸡娉㈣秼锷垮凡缁忓埌𨱒ャ傗濇ゅ栵纴鎹浜呜В锛屽栬祫浼佷笟鐩鍓嶅湪鍙橀戠┖璋冧笂镄勫崠镣逛富瑕侀泦涓鍦ㄦ柊鍐峰獟銆佺洿娴佹妧链涓婏纴钥屽逛簬姝e鸡娉㈡妧链镄勫簲鐢ㄥ熀链娌℃湁娑夎冻銆傚湪浠婂勾镄勬剰澶у埄绫冲叞灞曚笂锛屼竴浜涘栬祫浼佷笟镓嶅瑰栨e纺鎺ㄥ嚭搴旂敤姝e鸡娉㈡妧链镄勭洿娴佸彉棰戞柊鍝併傚彲浠ヨ达纴姝e鸡娉㈡妧链镄勫彂灞曚富瑕佸弹鐩娄簬锲藉唴浼佷笟鍦ㄧ洿娴佸彉棰戞満涓婄殑鎺ㄥ姩鍜屽彂灞曪纴链缁堜篃鎴愪负锲藉唴浼佷笟绐佺牬澶栬祫浼佷笟鍦ㄥ彉棰戞妧链涓婄殑链澶х獊镰村彛銆