本文格式为Word版，下载可任意编辑变频器的工作原理 变频器的工作原理 时间：2022-06-15 21:14:11 来源：转载 ：西安未央区 张同江 变频器又称为变流器（Inverter），它是将电压值固定的直流电，转换为频率及电压 有效值可变的 装置，在工业上被广泛使用，如不断电系统、感应电动机与交流伺服电动机的调速驱动等 二.根本原理 变频器之功能为将直流输入电 压转换为所需之大小与频率之交流输出电压若其直流输入电压为定值，那么称为电压源型变频器(Voltage Source Inverter, VSI)；若直流输入电流维持定值，那么称为电流源型变频器(Current Source Inverter, CSI)变频器它的输出电力操纵方法有PAM方式与PWM方式两种 PAM(Pulse Amplitude Modulation)，由电源电压变换振幅而举行操纵输 出功率的方式，所以在变频器部位，只有操纵频率，变流器操纵输出电压在闸流体变频器场合，因转流时间为100～数百μs，闸流体高频切换很难，其次是因 为PWM操纵困难，在该变频器部位的操纵频率采用PAM方式，如图 1.1所示依PAM电压调整时之输出电压波形，电压高和电压低的情形。
图 1.1 PAM电压调整 脉波宽度调变(Pulse-width Modulation, PWM)，在输出波形中作成屡屡之切割，经由变更电压脉波宽度而达成输出电压之变更，如图1.2所示依PWM变频器的电压调整原理，图(A)为三角载波 与正弦波型的信号波图(B)和图(C)为所对应之波宽调变波形及输出信号波之振幅振幅一致、脉波宽度不同、可获得调整变化之正弦波的输出波形 图 1.2 PWM电压调整 图1.3为三相变频器主电路之根本布局，其中前级由三相全波整流器组成，三相电源由L1 L2 L3输入，其直流输出电压经过电感L及电容C之滤波后，可获得几近无涟波之直流电压VDC变频器之后级由六个电力电子组件组成，其输出端为U V W，此六个组件的导通与关闭时间可利用正弦式脉波宽度调变(Sinusoidal Pulse-width Modulation, SPWM)技术加以操纵，SPWM是由一正弦波参考信号与较高频三角形载波相对比 而产生，同图1.2所示，参考信号之频率抉择变频器输出电压频率，而参考信号之峰值那么操纵了输出电压之有效值。
而每半周期之脉波数目P那么依据载波频率而 定SPWM方式可消释输出电压中全体低于或等于2P-1阶之谐波 图1.3 三相变频器主电路布局 在 梦想的处境下，图1.3同相输出之上下开关，其 PWM波形应是互补的，也就是上开那么下关，上关那么下开但由于功率组件的截止(turn-off)时间，通常大于导通(turn-on)时间，因此务必于 上下开关的PWM 讯号之间参与一段延迟时间，以防止短路的处境发生此延迟时间的设定主要根据的功率组件的截止时间而定，通常设为截止时间的2~3倍 三. 模块说明 A.直流电源供给器及设定单元请参考本公司电力电子实习手册 B.交流电机 宽调变信号操纵器EM5201-3C如图1.4所示 主要功能在产生六组PWM操纵信号:说明如下 电源供给±15V/0.5A，输入之控 制信号±10V 1.延迟操纵器:当操纵信号输入后先经过延迟操纵器，在电机之机械负载惯性较大时，务必将延迟时间调至较慢处，制止因操纵信号变 动太快，而损坏驱动器或机械布局 2.命令弦波产生器:延迟操纵器只将输入信号延迟并不变更其电压值，操纵信号经延迟后分别送到命令弦波产生器及 BOOST调整操纵器，命令弦波产生器依输入之命令信号，产生二个相位差为120度之正弦波;当输入命令信号为10V时，正弦波信号 为±10VP/60HZ，当输入命令信号为-10V时，正弦波信号仍旧为±10VP/60HZ，但两组正弦波信号相序相反。
3.BOOST调整控 制:正弦波宽调变SPWM最简朴之操纵方式为VVVF，及亦即输出电压及频率成线性关系变更，但此方式当低频时须作适当之电压提升，以使电机在低频操作下 有较好之特性所以在较高频率下BOOST调整操纵器不动作，保持原先输入之命令电压，当命令电压约低于4V时便参与BOOST调整操纵以提高命令电压 4. 乘法器: 命令弦波产生器，产生之操纵信号为随输入之命令电压而变更频率之正弦波信号，其振幅固定为±10V， 亦只有V/F转换，故而将命令电压及命令弦波产生器送入乘法器，当低命令电压乘以低频正弦波时，输出便是振幅小且频率低之命令信号，反 之当高命令电压乘以较高频正弦波时，输出便是振幅大且频率高之命令信号，故而达成电压及频率线性变更之目的 5.加法器:因乘法器价格昂贵，且三 相平衡时三组信号相加为零，在实用上只需产生两组VVVF操纵信号R*及S*，第三组操纵信号只需将R*及S*信号相加再反向便可 6.三角波载 波产生器: 可选择不同频率之三角波，5KHZ、10KHZ、20KHZ，以了解载波频率不同时，对系统之影响 7.PWM信号产生器: 由三组对比器所组成，将三组VVVF命令操纵信号R* S*及T*，与三角波载波产生器对比，产生三组PWM操纵信号，因驱动器之开关组件(IGBT)导通及截止都有时间延迟，易造成上下臂IGBT同时导通而 短路，需经DEAD-TIME 操纵，产生六组PWM操纵信号。
图1.4交流电机波宽调变信号操纵器说明图 C. 交流电机驱动器EM5201-3C 将交流电源转成直流，再将直流转成电压/频率可变之交流电源，驱动电机 1. 三相整流及滤波电路:将输入单相或三相之交流电转变成直流电，直流输出300V/5AMAX 2. 电流限制器: 当直流输出电流过大，关闭IGBT以免损坏 3. 光耦合电路:将操纵电路之低电压信号，利用光耦合方式与高电压之信号分开 4. 驱动电路:将操纵信号放大以驱动IGBT 5.输出单元: 驱动组件IGBT，50A/800V 6.输出电流检测器:由霍尔效应组件 组成，供给两组输出电流信号，当电流输出为1A时，霍尔组件输出电压为0.4V — 5 —。