變頻器工作原理(含變頻器保護(hù)).ppt

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1、變頻器 一、變頻器概述 二、變頻器基本原理 三、變頻器的保護(hù)功能 四、變頻器的干擾及預(yù)防措施 五、變頻器應(yīng)用 一、變頻器概述 三相交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、運(yùn) 行可靠、價(jià)格低廉，在冶金、建材、礦山、 化工等重工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。人們 希望在許多場(chǎng)合下能夠用可調(diào)速的交流電 機(jī)來代替直流電機(jī)，從而降低成本，提高 運(yùn)行的可靠性。如果實(shí)現(xiàn)交流調(diào)速，每臺(tái) 電機(jī)將節(jié)能 20%以上，而且在恒轉(zhuǎn)矩條件 下，能降低軸上的輸出功率，既提高了電 機(jī)效率，又可獲得節(jié)能效果。 異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，但是效率 很高、性能最好、應(yīng)用最廣的是變頻調(diào)速， 它可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)來 取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是

2、交流調(diào)速的 主要發(fā) 展方向。變頻調(diào)速是以變頻器向交流電機(jī) 供電，并構(gòu)成開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)交流電機(jī)的寬范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速。變頻器 可把固定電壓、固定頻率的交流電變換為 可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電。 隨著 電力電子技術(shù) 的發(fā)展，出現(xiàn)了高耐壓、大功 率、具有自關(guān)斷的全控型電力電子器件，它具有 驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)頻率高等特點(diǎn)，應(yīng)用在逆變電 路中可極大提高變頻的 性能。 脈寬調(diào)制（ PWM)變頻就是把通訊系統(tǒng)中的調(diào)制技 術(shù)推廣應(yīng)用到交流變頻中，可使變頻器具有良好 的輸出波形，降低了噪聲和諧波，提高了系統(tǒng)的 性能。 采用 全數(shù)字微機(jī)控制技術(shù) ，使變頻器減小了體積、 降低了成本、提高了效率、增強(qiáng)了功能。

3、 以上三種技術(shù)的應(yīng)用，使電機(jī)基本能夠平穩(wěn)運(yùn)行、 無噪聲、無抖動(dòng)。交流變頻調(diào)速已成為電氣調(diào)速 傳動(dòng)的主流。目前變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng) 系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且已擴(kuò)展到了工業(yè) 生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，以及空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱 等家電中。 一、變頻器概述 （一）變頻器的功用 變頻 器 的 功用是將頻率固定 (通常為工頻 50HZ)的交流點(diǎn) (三相的或單相的 )交換成頻率 連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。 如下圖 2. 1所示，變頻器的輸入端 (R,S ,T)接 至頻率固定的三相交流電源，輸出端 (U,V, W) 輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相 交流電，接至電機(jī)。 VVVF(Variation Vo

4、ltage Variation Frequency)頻率可變、電壓可變。 變頻器概述 （二）變頻器主要功能 一、軟啟動(dòng)馬達(dá) 二、調(diào)頻調(diào)壓調(diào)電流 三、空（輕）載時(shí)能在維持轉(zhuǎn)速的時(shí)候減少 電流（節(jié)能） 變頻器總體來說用在啟動(dòng)頻繁的馬達(dá)上，節(jié) 能效果明顯！ （三）變頻器的核心是電力電子器件及控制方式 1.電力電子器件的發(fā)展 20 世 紀(jì) 80年代中期以前，變頻裝置功率回路主要 采用第一代電力電子器件，以晶閘管元件為主，這 種裝置的效率、可靠性、成本、體積均無法與同容 量的直流調(diào)速裝置相比。 80年代中期以后采用第二代電力電子器件 GTR. CTO, VDMOS-IGBT等制造的變頻裝置在性能和價(jià) 格

5、比上可以與直流調(diào)速裝置相媲美。 隨著向大電流、高電壓、高頻化、集成化、模塊化 方向繼續(xù)發(fā)展，第三代電力電子器件是 20世紀(jì) 90年 代制造變頻裝置的主流產(chǎn)品，中小功率的變頻調(diào)速 裝置 (1-1000kw)主要采用 IGBT，大功率的變頻調(diào)速 裝置 (1000-10000kW)采用 GTO器件。 20世紀(jì) 90年代末至今，電力電子器件的發(fā)展進(jìn)入了 第四代，如高壓 IGBT, IGCT, IEGT, SGCT、智能功 率模塊 IPM等。 2.控制方式 變頻器用不同的控制方式，得到的調(diào)速性 能 、特性及用途是不同的。 控制方式大體分為 開環(huán)控制及閉環(huán)控制 。 開環(huán)控制有 U/f電壓與頻率成正比的控制

6、方 式 閉環(huán)有轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn) 矩控制。 現(xiàn)在矢量控制可以實(shí)現(xiàn)與直流機(jī)電樞電流 控制相媲美，直接轉(zhuǎn)矩控制直接取交流電 動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制，其方便準(zhǔn)確精度高。 二、變頻器基本原理 （一） 變頻調(diào)速的構(gòu)成 要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，必須有頻率可調(diào)的交流 電源，但電力系統(tǒng)卻只能提供固定頻率的 交流電源，因此需要一套變頻裝置來完成 變頻的任務(wù)。歷史上曾出現(xiàn)過旋轉(zhuǎn)變頻機(jī) 組，但由于存在許多缺點(diǎn)而現(xiàn)在很少使用。 現(xiàn)代的變頻器都是由大功率電子器件構(gòu)成 的。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)組，被稱為靜止式 變頻裝置，是構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)的中心環(huán) 節(jié)。 一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由靜止式變頻裝置、交流電 動(dòng)機(jī)和控制電路 3大部分組成

7、， 靜止式變頻裝置的輸入是三相式單相恒頻、恒壓 電源，輸出則是頻率和電壓均可調(diào)的三相交流電。 至于控制電路，變頻調(diào)速系統(tǒng)要比直流調(diào)速系統(tǒng) 和其他交流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜得多，這是由于被控對(duì) 象 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身的電磁關(guān)系以及變頻器的控 制均較復(fù)雜所致。因此變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制任務(wù) 大多是由微處理機(jī)承擔(dān)。 （二）變頻調(diào)速的基本要求 為了充分利用鐵心材料，在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)， 總是讓電動(dòng)機(jī)在額定頻率和額定電壓下工 作時(shí)的氣隙磁通接近磁飽和值。因此，在 電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，希望保持每極磁通量為額 定值不變。如果過分增大磁通又會(huì)使鐵心 過分飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流急劇增加， 繞組過分發(fā)熱，功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)甚 至?xí)蚶@組過

8、熱而損壞電動(dòng)機(jī)。故而希望 在頻率變化時(shí)仍保持磁通恒定，即實(shí)現(xiàn)恒 磁通變頻調(diào)速，這樣，調(diào)速時(shí)才能保持電 動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變。 me （三）變頻器的分類 1.按變換環(huán)節(jié)分 : (1)交 -交變頻器 把頻率固定的交流電源直接變換成頻率可 調(diào)的交流電，又稱直接式變頻器。 (2)交 -直 -交變頻器 先把頻率固定的交流電整流成直流電，再 把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電， 又稱間接式變頻器。 2.按電壓的調(diào)制方式分 : (1) PAM (脈幅調(diào)制 ) 變頻器 輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小 來進(jìn)行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種 方式幾近絕跡。 (2) PWM (脈寬調(diào)制 ) 變頻器 輸出電壓的大

9、小通過改變輸出脈沖的占空 比來進(jìn)行調(diào)制。 目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排 的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)方式。 3. 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分（對(duì)交直交） : (1)電流型 直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件是電感線圈 LF,如圖所 示。 (2)電壓型 直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件是電容器 CF,如圖所示。 （四）交 -交與交 -直 -交變頻器 4.1交 -交變頻器工作原理 4.2交 -直 -交變頻器工作原理 4.3交 -交與交 -直 -交變頻器的比較 交交變頻 交交變頻電路，也稱周波變流器 把電網(wǎng)頻率的交流電變成可調(diào)頻率 的交流電的變流電路，屬于直接變頻 電路 。 廣泛用于大功率交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速傳 動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)際使用的

10、主要是三相輸出 交交變頻電路。（ 由三組輸出電壓相位 各差 120 的單相交交變頻電路組成）。 4.1交 -交變頻器工作原理 單相交交變頻電路原理圖和輸出電壓波形 三相輸入單相輸出的交交變頻電路由 P組和 N組反 并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖 1(a)所示 . 結(jié)合圖 1(a)，下面分析三相輸入單相輸出的交交變 頻電路的工作原理： P組工作時(shí)，負(fù)載電流 io為正； N組工作時(shí)， io為負(fù)； 兩組變流器按一定的頻率交替工作，負(fù)載就得到該 頻率的交流電；改變切換頻率，就可改變輸出頻率 wo；改變變流電路的控制角 ，就可以改變交流輸 出電壓幅值；為使 uo波形接近正弦，可按正弦規(guī)律 對(duì) 角進(jìn)

11、行調(diào)制，在半個(gè)周期內(nèi)讓 P組 角按正弦 規(guī)律從 90 減到 0 或某個(gè)值，再增加到 90 ，每 個(gè)控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增 至最高，再減到零。 uo由若干段電源電壓拼接而成， 在 uo一個(gè)周期內(nèi)，包含的電源電壓段數(shù)越多，其波 形就越接近正弦波如圖 1(b)。 oi0 4.2 交 -直 -交變頻器 其結(jié)構(gòu)如下，它由主電路和控制電路組成。 交 -直 -交變頻器主電路 目前，通用型變頻器絕大多數(shù)是交 直 交型變頻器，通常尤以電壓器變頻器為通 用，其主電路圖（見圖 1.1），它是變頻器 的核心電路，由整流電路（交 直交換）， 直流濾波電路（能耗電路）及逆變電路 （直 交變換）組成。

12、一、交直變換部分 1、 VD1 VD6組成三相整流橋，將交流變換為直流。 2、濾波電容器 CF作用： （ 1）濾除全波整流后的電壓紋波； （ 2）當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，使直流電壓保持平衡。 因?yàn)槭茈娙萘亢湍蛪旱南拗?，濾波電路通常由若干個(gè) 電容器并聯(lián)成一組，又由兩個(gè)電容器組串聯(lián)而成。如圖中 的 CF1和 CF2。由于兩組電容特性不可能完全相同，在每 組電容組上并聯(lián)一個(gè)阻值相等的分壓電阻 RC1和 RC2。 3、限流電阻 RL和開關(guān) SL RL作用：變頻器剛合上閘瞬間沖擊電流比較大，其作 用就是在合上閘后的一段時(shí)間內(nèi)，電流流經(jīng) RL，限制沖擊 電流，將電容 CF的充電電流限制在一定范圍內(nèi)。 SL作用：當(dāng)

13、CF充電到一定電壓， SL閉合，將 RL短路。 一些變頻器使用晶閘管代替（如虛線所示）。 4、電源指示 HL 作用：除作為變頻器通電指示外，還作為變頻器斷電 后，變頻器是否有電的指示（燈滅后才能進(jìn)行拆線等操 作）。 二、能耗電路部分 1、制動(dòng)電阻 RB 變頻器在頻率下降的過程中，將處于再 生制動(dòng)狀態(tài)，回饋的電能將存貯在電容 CF 中，使直流電壓不斷上升，甚至達(dá)到十分危 險(xiǎn)的程度。 RB的作用就是將這部分回饋能 量消耗掉。一些變頻器此電阻是外接的，都 有外接端子（如 DB， DB）。 2、制動(dòng)單元 VB 由 GTR或 IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其 作用是為放電電流 IB流經(jīng) RB提供通路。 三、

14、直交變換部分 1、逆變管 V1 V6 組成逆變橋，把 VD1 VD6整流的直流電逆 變?yōu)榻涣麟?。這是變頻器的核心部分。 2、續(xù)流二極管 VD7 VD12 作用：（ 1）電機(jī)是感性負(fù)載，其電流中有無 功分量，為無功電流返回直流電源提供“通道”； （ 2）頻率下降，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)， 再生電流通過 VD7 VD12整流后返回給直流電路； （ 3） V1 V6逆變過程中，同一橋臂的兩個(gè) 逆變管不停地處于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。在這個(gè)換相 過程中，也需要 VD7 VD12提供通路。 四、緩沖電路 緩沖電路如圖 2所示。 逆變管在導(dǎo)通和判斷的瞬間，其電壓和電流的變化率是比 較大的，可能全逆變管受到損害。因

15、此，每個(gè)逆變管旁邊 還要接入緩沖電路，其作用就是減緩電壓和電流的變化率。 1、 C01 C06 逆變管 V1 V6每次由導(dǎo)通到截止的判斷瞬間，集電 極 C和發(fā)射極 E間的電壓將迅速地由 0V上升為直流電壓 UD。 過高的電壓增長(zhǎng)率將導(dǎo)致逆變管的損壞。 C01 C06的作 用就是減小逆變管由導(dǎo)通到截止時(shí)過高的電壓增長(zhǎng)率，防 止逆變損壞。 2、 R01 R06 逆變管 V1 V6由導(dǎo)通到截止的瞬間， C01 C06所充 的電壓（等于 UD）將 V1 V6放電。此放電電流的初值很 大，并且疊加在負(fù)載電流上，導(dǎo)致逆變管的損壞。 R01 R06的作用就是限制逆變管在導(dǎo)通瞬間 C01 C06的放電 電流。

16、 3、 VD01 VD06 R01 R06的接入，又會(huì)影響到 C01 C06在 V1 V6 關(guān)斷時(shí)減小電壓增長(zhǎng)率的效果。 VD01 VD06接入后，在 V1 V6關(guān)斷過程中，使 R01 R06不起作用；而在 V1 V6接通過程中，又迫使 C01 C06的放電電流流經(jīng) R01 R06。 交 -直 -交變頻器控制電路 控制電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信 號(hào)的輸入 /輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成，其 主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制、對(duì) 整流器的電壓控制以及各種保護(hù)功能等， 可采用模擬控制或數(shù)字控制。 高性能的變壓器目前已采用嵌入式微型計(jì) 算機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制，采用盡可能的硬件電 路，主要靠軟件來完成各種

17、功能。 按照不同的控制方式，又可將間接變頻裝置 分為下圖中的 (a)、 (b)、 (c)3種。 1.可控整流器變壓、變頻器變頻 調(diào)壓和調(diào)頻分別在兩個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行，兩者要在控 制電路上協(xié)調(diào)配合這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) ，控制方 便，輸出環(huán)節(jié)用由晶閘管 (或其他電子器件 )組成 的 3相 6拍變頻器 (每周換流 6次 )，但由于輸入環(huán)節(jié) 采用可控整流器，在低壓深控時(shí)電網(wǎng)端的功率因 數(shù)較低，還將產(chǎn)生較大的諧波成分，一般用于電 壓變化不太大的場(chǎng)合 2. 直流斬波器調(diào)壓、變頻器變頻 采用不可摔整流器，保證變頻器的電網(wǎng)側(cè)有較高 的功率因數(shù)，在直流環(huán)節(jié)上設(shè)置直流斬波器完成 電壓調(diào)節(jié)。這種調(diào)壓方法有效地提高了變頻器電 網(wǎng)

18、側(cè)的功率因數(shù)，并能方便靈活地調(diào)節(jié)電壓，但 增加了一個(gè)電能變換環(huán)節(jié) 斬波器，該方法仍 有諧波較大的問題。 3.變頻器自身調(diào)壓、變頻 采用不可控整流器，通過變頻器自身的電子 開關(guān)進(jìn)行斬波控制，使輸出電壓為脈沖列。改變 輸出電壓脈沖列的脈沖寬度，便可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出 電壓的目的。這種方法稱為脈寬調(diào)制 (PWM)。因 采用不可控整流，功率因數(shù)高；因用 PWM逆變， 諧波可以大大減少。諧波減少的程度取決于開關(guān) 頻率，而開關(guān)頻率則受器件開關(guān)時(shí)問的限制。 若仍采用普通晶閘管，開關(guān)的頻率并不能有效 地提高，只有采用全控型器件，開關(guān)頻率才能得 以大大提高，輸出波形幾乎可以得到非常逼真的 正弦波，因而又稱正弦波脈寬調(diào)

19、制 (SPWM)變頻 器。該變頻器將變頻和調(diào) 功能集于一身，主電路 不用附加其他裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。成為 當(dāng)前最有發(fā)展前途的一種結(jié)構(gòu)形式。 4.3交 -交與交 -直 -交變頻器之比較 交 -交變頻器 交 -直 -交變頻器 過載能力強(qiáng) 效率高輸出波形好 但輸出頻率低 使用功率器件多 輸入無功功率大 高次諧波對(duì)電網(wǎng)影響 大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 輸出頻率變化范圍大 功率因數(shù)高 諧波易于消除 可使用各種新型大功 率器件 （五） PWM控制技術(shù) PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。從最初采用 模擬電路完成 三角調(diào)制波和參考正弦波的比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制 SPWM 信號(hào)以控制功率器件的開關(guān)開始，到目前

20、采用全數(shù)字化方 案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的 PWM信號(hào)輸出， PWM在各種應(yīng)用 場(chǎng)合仍占主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。由于 PWM可 以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)，因此在交流傳動(dòng) 乃至其他能量交換系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 PWM控制技術(shù)大致可以分為三類：正弦 PWM，優(yōu)化 PWM，隨機(jī) PWM。 正弦 PWM具有改善輸出電壓和電流波形、降低電源系統(tǒng)諧波 的多重 PWM技術(shù)，在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)； 優(yōu)化 PWM所追求的則是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率最小、電壓利用 率最高、效率最優(yōu)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小及其他特定優(yōu)化目標(biāo)； 隨機(jī) PWM原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限 帶白噪聲，盡管噪

21、音的總分貝數(shù)未變，但以固定開關(guān)頻率 為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。 正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)變頻器 SPWM變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，主電路不用 附加其他裝置，已成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的一種 結(jié)構(gòu)形式。圖 3所示為 SPWM變頻器的電路原理， 該電路的主要特點(diǎn)是： (1)主電路只有一個(gè)可控的功率環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)； (2)使用了不可控的整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與變 頻器輸出電壓的大小無關(guān)而接近于 1； (3)變頻器在調(diào)頻的同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，而與中間直流 環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關(guān)，加快了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)； (4)可獲得比常規(guī) 6拍階梯波更好的輸出電壓波形， 能抑制或消除低次諧波，使負(fù)載電動(dòng)機(jī)可在近似 正弦波的

22、交變電壓下運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，大大擴(kuò) 展了拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速范圍，并提高了系統(tǒng)的性能。 SPWM變頻器的工作原理 所謂正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)就是把正弦 波等效為一系列等幅不等寬的矩形脈沖波 形，如圖 4所示，等效的原則是每一區(qū)間 的面積相等。 如果把一個(gè)正弦半波分作 n等份 (圖中 n=12)， 然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的 面積都用一個(gè)與此面積相等的等高矩形脈沖 來代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等份 的中點(diǎn)重合，而寬度是按正弦規(guī)律變化的如 圖 4(b)所示。這樣，由 n個(gè)等幅而不等寬的 矩形脈沖所組成的波形就與正弦半周等效， 稱作 SPWM波形。同樣，正弦波負(fù)半周也可 用相同方法與

23、一系列負(fù)脈沖波來等效。 圖 4(b)所示的一系列脈沖波形就是所 期望的變頻器輸出 SPWM波形?？梢钥吹?， 由于各脈沖的幅值相等，所以變頻器可由 恒定的直流電源供電，即這種交一直一交 變頻器中的整流器采用不可控的二極管整 流器即可，變頻器輸出脈沖的幅值就是整 流器的輸出電壓幅值。當(dāng)變頻器各開關(guān)器 件都是在理想狀態(tài)下工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開 關(guān)器件的信號(hào)也應(yīng)為與圖 4(b)所示形狀相 似的一系列脈沖波形。 5.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制 根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況， PWM調(diào)制方式分為 異步調(diào)制 和 同步調(diào)制 。 通常保持 fc固定不變，當(dāng) fr變化時(shí)，載波比 N是變化的 在信號(hào)波的半周期

24、內(nèi)， PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也 不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后 1/4周期 的脈沖也不對(duì)稱 當(dāng) fr較低時(shí)， N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn) 生的不利影響都較小 當(dāng) fr增高時(shí)， N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少， PWM脈沖不 對(duì)稱的影響就變大 載波比 載波頻率 fc與調(diào)制信號(hào)頻率 fr之比， N= fc / fr 1） 異步調(diào)制 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式 5.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制 2） 同步調(diào)制 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時(shí) 使載波與信號(hào)波保持同步，即 N等于常數(shù)。 u c u rU u rV u rW u u UN u VN O

25、t t t t O O O u WN 2 U d - 2 U d 圖 6-10 同步調(diào)制三相 PWM波形 基本同步調(diào)制方式， fr變化 時(shí) N不變，信號(hào)波一周期內(nèi) 輸出脈沖數(shù)固定。 三相電路中公用一個(gè)三角 波載波，且取 N為 3的整數(shù) 倍，使三相輸出對(duì)稱。 為使一相的 PWM波正負(fù)半 周鏡對(duì)稱， N應(yīng)取奇數(shù)。 fr很低時(shí)， fc也很低，由調(diào) 制帶來的諧波不易濾除。 fr很高時(shí)， fc會(huì)過高，使開 關(guān)器件難以承受。 5.2 異步調(diào)制和同步調(diào)制 3） 分段同步調(diào)制 異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應(yīng)用。 把整個(gè) fr范圍劃分成若干個(gè)頻 段，每個(gè)頻段內(nèi)保持 N恒定， 不同頻段的 N不同。 在 fr高的頻段采

26、用較低的 N， 使 載波頻率不致過高；在 fr低的 頻段采用較高的 N， 使載波頻 率不致過低 。 0 0. 4 0. 8 1. 2 1. 6 2. 0 2. 4 10 20 30 40 50 60 70 80 2 0 1 1 4 7 9 9 6 9 4 5 3 3 2 1 圖6- 11 f r /Hz f c / k H z 為防止 fc在切換點(diǎn)附近來回跳動(dòng)，采用滯后切換的方法。 同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機(jī)控制時(shí)容易實(shí)現(xiàn)。 可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步 調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步方式效 果接近。 圖 6-11 分段同步調(diào)制 方式舉例 5.3

27、規(guī)則采樣法 1）自然采樣法： 按照 SPWM控制的基本原理 產(chǎn)生的 PWM波的方法，其求 解復(fù)雜，難以在實(shí)時(shí)控制中 在線計(jì)算，工程應(yīng)用不多。 u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 圖 6-12 規(guī)則采樣法 2）規(guī)則采樣法 工程實(shí)用方法，效果接近自 然采 樣法，計(jì)算 量小得多。 5.3 規(guī)則采樣法 三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè) 采樣周期 Tc 。 自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和 三角波 (負(fù)峰點(diǎn) )重合。 規(guī)則采樣法使兩者重合，使計(jì) 算大為減化。 如圖所示確定 A、 B點(diǎn)，在 tA和 tB時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷。 脈沖寬度

28、d 和用自然采樣法得 到的脈沖寬度非常接近。 規(guī)則采樣法 原理 u c u O t u r T c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 圖 6-12 規(guī)則采樣法 6.2.3 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法計(jì)算公式推導(dǎo) 正弦調(diào)制信號(hào)波 tau rs inr 三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 )s i n1(421 Drcc taTT dd - (6-7) a稱為 調(diào)制度 ， 0a1； r為信號(hào)波角頻率 從圖 6-12得 , 2/ 2 2/ s i n1 c Dr T ta d )s i n1(2 Drc taT d (6-6) u c u O t u r T

29、c A D B O t u o t A t D t B d d d 2 d 2 d 圖 6-12 規(guī)則采樣法 5.3 規(guī)則采樣法 3） 三相橋逆變電路 的情況 三角波載波公用，三相正弦調(diào)制波相位依次差 120 同一三角波周期內(nèi)三相的脈寬分別為 dU、 dV和 dW，脈 沖兩邊的間隙寬度分別為 dU、 d V和 d W，同一時(shí)刻三 相調(diào)制波電壓之和為零，由式 (6-6)得 由式 (6-7)得 2 3 c WVU T ddd 4 3 c W V U T ddd 利用以上兩式可簡(jiǎn)化三相 SPWM波的計(jì)算 (6-8) (6-9) （六）變頻器的四種控制方式 變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制是根據(jù)電動(dòng)機(jī) 的特性參

30、數(shù)及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)要求，進(jìn)行對(duì)電 動(dòng)機(jī)提供電壓、電流、頻率進(jìn)行控制達(dá)到 負(fù)載的要求。因此就是變頻器的主電路一 樣，逆變器件也相同，單片機(jī)位數(shù)也一樣， 只是控制方式不一樣，其控制效果是不一 樣的。所以控制方式是很重要的。它代表 變頻器的水平。目前變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控 制方式大體可分為 U/f恒定控制 ，轉(zhuǎn)差頻率 控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制。 1、 U/f恒定控制 U/f控制是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)改變 電動(dòng)機(jī)電源的電壓，使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在 較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的效率，功率因數(shù)不 下降。因?yàn)槭强刂齐妷号c頻率之比，稱為 U/f控制。 恒定 U/f控制存在的主要問題是（ 1）低速性能較 差，

31、轉(zhuǎn)速極低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法克服較大的靜摩 擦力，不能恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償和適應(yīng) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化 ; （ 2）其次是無法準(zhǔn)確的控制電 動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。由于恒 U/f變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控 制，由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖可知，設(shè)定值為 定子頻率也就是理想空載轉(zhuǎn)速，而電動(dòng)機(jī)的實(shí)際 轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)差率所決定，所以 U/f恒定控制方式存在 的穩(wěn)定誤差不能控制，故無法準(zhǔn)確控制電動(dòng)機(jī)的 實(shí)際轉(zhuǎn)速。 2、轉(zhuǎn)差頻率控制 在穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)穩(wěn)態(tài)氣隙磁通恒定時(shí)，異步電 機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比。因此，控 制 s就相當(dāng)于控制轉(zhuǎn)矩。采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻 率控制，使定子頻率 1 = r + s ，則 1隨實(shí)際 轉(zhuǎn)速 r增加

32、或減小，得到平滑而穩(wěn)定的調(diào)速，保 證了較高的調(diào)速范圍。 轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩 和電流。轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率， 然后以電動(dòng)機(jī)速度與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的 給定頻率。與 U/f控制相比，其加減速特性和限制 過電流的能力得到提高。另外，它有速度調(diào)節(jié)器， 利用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。 然而要達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達(dá)不到良 好的動(dòng)態(tài)性能。 3、矢量控制 矢量控制，也稱磁場(chǎng)定向控制。它是 70年代 初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流電機(jī) 和交流電機(jī)比較的方法闡述了這一原理。由此開 創(chuàng)了交

33、流電動(dòng)機(jī)和等效直流電動(dòng)機(jī)的先河。 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三 相坐標(biāo)系下的定子交流電流 Ia、 Ib、 Ic。通過三相 -二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 Ia1、 Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等 效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im1、 It1(Im1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 ， It1相當(dāng)于直流 電動(dòng)機(jī)的電樞電流 )，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制 方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐 標(biāo)反變換實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。矢量控制方 法的出現(xiàn)，使異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的調(diào) 速領(lǐng)域里全方位的處于優(yōu)勢(shì)地位。但是，矢量控 制技術(shù)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行正確估算，

34、如何提 高參數(shù)的準(zhǔn)確性是一直研究的話題。 4、直接轉(zhuǎn)矩控制 1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的 DePenbrock教授首次 提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，該技術(shù)在很大程度上 解決了矢量控制的不足，它不是通過控制電流， 磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被 控量來控制。 轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于 ，轉(zhuǎn)矩控制是控制定子 磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息，控制上對(duì)除 定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所 引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易估算出同步速度 信息，因而能方便的實(shí)現(xiàn)無速度傳感器，這種控 制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與 矢量控制系統(tǒng)的比較 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)都采用轉(zhuǎn)矩

35、和 磁鏈分別控制。矢量控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)子 磁鏈的解耦 ，有利于分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié) 器；實(shí)行連續(xù)控制，調(diào)速范圍寬，可達(dá) 1： 100; 按 定向時(shí)受電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)影響，降低了適應(yīng)性。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)則直接進(jìn)行轉(zhuǎn)矩砰 -砰控制，避 開了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換；控制定子磁鏈 ，而不是轉(zhuǎn) 子磁鏈，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響；不可避免地產(chǎn)生 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低了調(diào)速性能，因此只適用于風(fēng)機(jī)、 水泵以及牽引傳動(dòng)等對(duì)調(diào)速范圍要求不高的場(chǎng)合。 eT 2 2 1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)與 矢量控制系統(tǒng)的比較 特點(diǎn)與性能 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 矢量控制系統(tǒng) 磁鏈控制 定子磁鏈 轉(zhuǎn)子磁鏈 轉(zhuǎn)矩控制 砰 -砰控制，脈動(dòng) 連續(xù)控制，平滑 旋轉(zhuǎn)

36、坐標(biāo)變換 不需要 需要 轉(zhuǎn)子參數(shù)變化 影響 無 有 調(diào)速范圍 不夠?qū)?較寬 （七）四象限變頻器 普通的變頻器大都采用二極管整流橋?qū)⒔涣?電轉(zhuǎn)化成直流，然后采用 IGBT逆變技術(shù)將直流轉(zhuǎn) 化成電壓頻率皆可調(diào)整的交流電控制交流電動(dòng)機(jī)。 這種變頻器只能工作在電動(dòng)狀態(tài)，所以稱之為兩象 限變頻器。由于兩象限變頻器采用二極管整流橋， 無法實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，所以沒有辦法將電機(jī)回 饋系統(tǒng)的能量送回電網(wǎng)。在一些電動(dòng)機(jī)要回饋能量 的應(yīng)用中，比如電梯，提升，離心機(jī)系統(tǒng)，只能在 兩象限變頻器上增加電阻制動(dòng)單元。將電動(dòng)機(jī)回饋 的能量消耗掉。另外，在一些大功率的應(yīng)用中，二 極管整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。 IGBT

37、功率模塊可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，如 果采用 IGBT做整流橋，用高速度、高運(yùn)算能力的 DSP產(chǎn)生 PWM控制脈沖。一方面可以調(diào)整輸入的 功率因數(shù)，消除對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，讓變頻器真正 成為“綠色產(chǎn)品”。另一方面可以將電動(dòng)機(jī)回饋產(chǎn) 生的能量反送到電網(wǎng)，達(dá)到徹底的節(jié)能效果。 四象限變頻器的工作原理 四象限變頻器的電路原理圖如圖 1所示。 圖 1 四象限變頻器的電路原理圖 2.2 工作原理 當(dāng)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，整流控制單 元的 DSP產(chǎn)生 6路高頻的 PWM脈沖控制整流 側(cè)的 6個(gè) IGBT的開通和關(guān)斷。 IGBT的開通 和關(guān)斷與輸入電抗器共同作用產(chǎn)生了與輸入 電壓相位一致的正弦電流波形，這樣

38、就消除 了二極管整流橋產(chǎn)生的 6K 1諧波。功率因 數(shù)高達(dá) 99%，消除了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。 此時(shí)能量從電網(wǎng)經(jīng)由整流回路和逆變回路流 向電機(jī)，變頻器工作在第一、第三象限。輸 入電壓和輸入電流的波形如圖 2所示。 圖 2 輸入電壓和輸入電流的波形 當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的時(shí)候，電機(jī)產(chǎn) 生的能量通過逆變側(cè)的二極管回饋到直流 母線，當(dāng)直流母線電壓超過一定的值，整 流側(cè)能量回饋控制部分啟動(dòng)，將直流逆變 成交流，通過控制逆變電壓相位和幅值將 能量回饋到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的效果。 此時(shí)能量由電機(jī)通過逆變側(cè)、整流側(cè)流向 電網(wǎng)。變頻器工作在二、四象限。輸入電 抗器的主要功能是電流濾波?；仞侂娏骱?電網(wǎng)電壓波形如圖

39、 3所示： 圖 3 回饋電流和電網(wǎng)電壓波形 三、變頻器的保護(hù)功能 1.過電流保護(hù)功能 1.1過電流的原因 （ 1）外部故障引起的過電流。如電動(dòng)機(jī)堵 轉(zhuǎn)、變頻器輸出側(cè)短路等。 （ 2）運(yùn)行過電流。如加速或減速時(shí)間過短 引起的過電流等。 （ 3）變頻器自身故障引起的過電流。 變頻器的保護(hù)功能 1.2變頻器對(duì)過電流的處理 變頻器將首先根據(jù)電流上升的“陡度”來 判斷是否出現(xiàn)短路或接地，如果是，則立 即跳閘；如果不是短路，而屬于運(yùn)行過電 流，則首先進(jìn)行自處理，在自處理不能使 電流下降的情況下，則跳閘。 自處理方法：當(dāng)電流超過設(shè)定值時(shí)，變頻 器首先將工作頻率適當(dāng)降低，到電流低于 設(shè)定值時(shí)，工作頻率再逐漸恢

40、復(fù)。 變頻器的保護(hù)功能 2.過載保護(hù)功能 過載保護(hù)功能是保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載的。從根 本上說，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的目的， 是使電動(dòng)機(jī)不因過熱而燒壞。因此，進(jìn)行 保護(hù)的主要依據(jù)便是電動(dòng)機(jī)的溫升不 應(yīng)超 過其額定值。 2.1發(fā)熱保護(hù)的反時(shí)限特性 電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)功能應(yīng)該具有反時(shí)限特性。 即，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流越大，保護(hù)動(dòng)作的 時(shí)間越短。 變頻器的保護(hù)功能 2.2溫升與頻率的關(guān)系 電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，如沒有外部強(qiáng)迫通 風(fēng)，散熱情況將變差。 2.3變頻器中的電子熱保護(hù)功能。 電子熱保護(hù)功能主要特點(diǎn)有： （ 1）具有反時(shí)限特性。 （ 2）在不同的 運(yùn)行頻率下有不同的保護(hù)曲 線，頻率越低，允許連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間越短。

41、 變頻器的保護(hù)功能 3.電壓保護(hù)功能 3.1過電壓的原因和保護(hù) （ 1）電源過電壓。當(dāng)電源過電壓時(shí)，可利 用變頻器的 “自動(dòng)電壓調(diào)整” 功能，使輸 出的平均電壓維持恒定。但電壓太高，電 動(dòng)機(jī)側(cè)電壓脈沖的幅值過高，對(duì)電動(dòng)機(jī)繞 組的絕緣不利，必須跳閘，進(jìn)行保護(hù)。 降速過電壓。即降速過快引起的過電壓， 變頻器將首先進(jìn)行自處理，如自處理后電 壓仍偏高，則跳閘。 變頻器的保護(hù)功能 3.2欠電壓的原因及保護(hù) 發(fā)生欠電壓的原因大致有以下幾種情況： （ 1）電源電壓過低或缺相。 （ 2）變頻器的整流橋損壞。 （ 3）變頻器整流后的限流電阻未切除電路。 這是由于和限流電阻并聯(lián)的晶閘管或繼電 器發(fā)生故障所致。 對(duì)

42、于電源欠電壓，如運(yùn)行頻率低于 50Hz， 變頻器可在一定范圍內(nèi)通過“自動(dòng)電壓調(diào) 整” 功能調(diào)整其輸出電壓。對(duì)于其他幾種 情況，變頻器必須跳閘，進(jìn)行保護(hù)。 變頻器的保護(hù)功能 4.其他保護(hù)功能 4.1模塊的過熱保護(hù) 逆變模塊除是關(guān)鍵器件外還因?yàn)樗塾?jì)損 耗功率較大，是主要的發(fā)熱器件，因此變 頻器內(nèi)部最需要進(jìn)行發(fā)熱保護(hù)的部件是逆 變模塊，變頻器內(nèi)設(shè)置了溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)， 當(dāng)溫度超過一定值，變頻器將跳閘。 變頻器的保護(hù)功能 4.2軟件的自檢保護(hù) 由于變頻器軟件系統(tǒng)的運(yùn)算錯(cuò)誤有可能導(dǎo) 致十分嚴(yán)重的后果，因此變頻器對(duì)自身的 軟件具有完善的自檢系統(tǒng)，一旦軟件運(yùn)算 出錯(cuò)，將立即跳閘。 4.3接受外部故障信號(hào)的保護(hù)

43、。 變頻器的輸入控制端中，有 12個(gè)專門接受 外部故障信號(hào)的 端子，拖動(dòng)系統(tǒng)中任何需 要保護(hù)的信號(hào)，都可以接到該端子上。變 頻器在接到外部故障信號(hào)時(shí)，將立即跳閘， 進(jìn)行保護(hù)。 四、變頻器的干擾及防止 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)設(shè)備的 調(diào)速性能有了很高的要求， 而變頻調(diào)速以 其優(yōu)越的調(diào)速能在調(diào)速系統(tǒng)中占有很大的 比重，但變頻器在工作過程中會(huì)產(chǎn)生高頻 的諧波電流，這些高次諧波電流不但增加 了輸入側(cè)的無功功率、降低功率因數(shù)，而 且這些頻率較高的諧波電流將以各種方式 把能量傳播出去，形成對(duì)其它設(shè)備的干擾 信號(hào)。 1、變頻器產(chǎn)生干擾的原因 變頻器輸入和輸出電流中具有高次諧波成分， 是變頻器產(chǎn)生干擾信

44、號(hào)的根本原因。 (1)變頻器的輸入電流中的高次諧波成分除 了影響功率因數(shù)外，也可能對(duì)其它設(shè)備形成 干擾。 (2)由于絕大多數(shù)逆變橋都采用 SPWM調(diào)制 方式，其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布 的系列矩形波，而由于電機(jī)定子繞組的電感 性質(zhì)，其定子電流十分接近正弦波，但其中 與載波頻率相等的諧波分量仍較大。 2、干擾信號(hào)的傳播方式 2.1電路傳導(dǎo)方式 (1)通過電網(wǎng)傳播：是變頻器輸入電流干擾 信號(hào)的主要傳播方式。 (2)通過漏電流傳播 是變頻器輸出側(cè)電流干擾信號(hào)的主要傳播 方式。 2.2感應(yīng)耦合方式 當(dāng)變頻器的輸入或輸出電路與其它設(shè)備的 電路挨得很近時(shí)，變頻器的高次諧波信號(hào) 將通過感應(yīng)的方式耦合到

45、其它設(shè)備中去。 感應(yīng)的方式有 2種 (1)電磁感應(yīng)方式：是電流干擾信號(hào)的主要 傳播方式。 (2)靜電感應(yīng)方式：是電壓干擾信號(hào)的主要 傳播方式。 2.3空中輻射方式 頻率很高的諧波分量具有向空中輻射電磁 波的能力，從而對(duì)其它設(shè)備形成干擾，尤 其對(duì)通信設(shè)備的干擾更為嚴(yán)重。 3、變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾措施 3.1合理布線 合理布線能夠在相當(dāng)大程度上削弱干擾信號(hào)的強(qiáng) 度，布線時(shí)應(yīng)遵循以下原則 : (1)遠(yuǎn)離原則：干擾信號(hào)的大小與受干擾控制線 和干擾源之間距離的平方成反比 . (2)相絞原則： 2根控制線相絞，能夠有效地抑制 差模干擾信號(hào)。 (3)不平行原則：控制線如果和變頻器的輸入、 輸出線平行，則兩者

46、間的互感越大，分布電容也 越大，故電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的干擾信號(hào)也越大， 因此，控制線在空間上，應(yīng)盡量和變頻器的輸入、 輸出線交叉，最好是垂直交叉。 3.2削弱干擾源 (1)接入電抗器 變頻器在電源輸入側(cè)接人電抗器，可使輸入 電流的波形大為改善，不但能夠提高功率因 數(shù)，還可以有效地削弱輸入電流中的高次諧 波成分對(duì)其它設(shè)備的干擾。 (2)接入濾波器 濾波器主要用于抑制具有輻射能力的頻率很 高的諧波電流，串聯(lián)在變頻器的輸人輸出電 路中，濾波器主要由線圈和電容器組成。必 須注意變頻器輸出側(cè)的濾波器中，其電容器 只能接在電機(jī)側(cè)，且應(yīng)串入電阻，以防止逆 變管因電容器的充、放電而受到?jīng)_擊。 (3)降低載波頻

47、率 變頻器輸出側(cè)諧波電流的輻射能力、電磁感應(yīng)和 靜電感應(yīng)的能力都和載波頻率有關(guān)，適當(dāng)降低載 波頻率，對(duì)于抑制干擾是有利的。 3.3對(duì)線路進(jìn)行屏蔽 屏蔽的主要作用是吸收和削弱高頻電磁場(chǎng)。屏蔽 的主要方式有： (1)主電路的屏蔽主要是吸收和削 弱干擾源向外輻射的能力。變頻器到電機(jī)之間的 連接線，應(yīng)盡量穿人金屬管，金屬管應(yīng)接地。 (2) 控制電路的屏蔽主要是防止外來的干擾信號(hào)竄人 控制電路?？刂齐娐返钠帘危Ｓ玫姆椒ㄊ遣捎?屏蔽線。當(dāng)控制線和變頻器相接時(shí)，屏蔽層可不 用接地，而只需將其中的一端接至變頻器的信號(hào) 公共端即可。 3.4隔離干擾信號(hào) 隔離技術(shù)主要用于把已經(jīng)竄人線路的干擾信 號(hào)阻隔掉，主要的

48、方式有： (1)電源隔離：對(duì)于一些耗電量小的儀表設(shè)備， 其電源可通過隔離變壓器和電網(wǎng)進(jìn)行隔離， 以防止入電網(wǎng)的干擾信號(hào)進(jìn)入儀器。 (2)信號(hào)隔離：信號(hào)隔離是設(shè)法使已經(jīng)竄人控 制線的干擾信號(hào)不進(jìn)入儀器，隔離器件是采 用線性光電耦合管。 3 5準(zhǔn)確接地 設(shè)備接地的主要目的是安全，但對(duì)于一些 具有高頻干擾信號(hào)的設(shè)備來說，也具有把 高頻干擾信號(hào)引入大地的功能，接地時(shí)， 應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)接地線應(yīng)盡量地粗一些，接地點(diǎn)應(yīng)盡量 靠近變頻器。 (2)接地線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源線。 (3)變頻器所用的接地線，必須和其它設(shè)備 的接地線分開；必須避免把所有設(shè)備的接 地線連接在一起后再接地。 (4)變頻器的接地端子不能和電源的“零線” 相接。 五、變頻器應(yīng)用 （一）變頻器的應(yīng)用范圍已越來越廣泛，有 1、在電梯上的應(yīng)用 2、在水泵、風(fēng)機(jī)控制方面的應(yīng)用 3、在機(jī)床、起重機(jī)方面的應(yīng)用 4、在機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用（空調(diào)設(shè)備，洗衣機(jī)、 壓縮機(jī)的變頻器控制） 5、在生產(chǎn)線上的應(yīng)用（冶金、紡織、造紙、 總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用） 西門子系列、富士 FRENIC500-G9S,P9S系列 三墾 Vsamco-Vm05、安川 CIMR-G5A