變頻器的應用和結(jié)構
變頻器的應用
變頻空調(diào)就是裝載這種變頻器的,可以使空調(diào)運行在不同的頻率下,可以根據(jù)你設定的溫度與室溫進行比較自動調(diào)整運行頻率,溫差大運行頻率就高,制冷或制熱就快,反之就小。當房間溫度接近設置溫度時,保持zui低頻運行(運行頻率越低,功率就越小,耗電量也就越低),避免室外壓縮機的頻繁啟動,從而節(jié)約電能。
另外,變頻器運用在電動機上,可以實現(xiàn)無級調(diào)速,這在汽車、機車等領域廣泛運用,實現(xiàn)了速度調(diào)節(jié)的連續(xù)性。
變頻器主電路結(jié)構
一般認為,從主電路的結(jié)構和原理上可以認為電路分為電壓型結(jié)構和電流型控制結(jié)構;從工作方式上,變頻器的主要功能是實現(xiàn)交流到交流的電能變換,故而,這種電路工作方式是交交變換或者是交直交變換的形式。
這兩種變換電路在本質(zhì)功能上屬于不同的電路結(jié)構,兩者各有不同特點。對于交交變頻器,省去了直流的中間環(huán)節(jié),但是開關管的數(shù)量并沒有降低,往往一個橋臂需要的開關管的數(shù)量會增加一倍,這種電路結(jié)構常見于超大功率的低速調(diào)節(jié)電路。其zui大的缺點是輸出的電源頻率必須小于電網(wǎng)頻率的1/3或者1/2,否者輸出的電壓波形畸變很大,故適合電機低速的場合。zui新的研究中,矩陣式的電流結(jié)構得到了越來越多的關注,但是,這種電路結(jié)構較大的問題在于控制的復雜性,往往需要復雜的調(diào)制策略。
另外一種通用性較強的電路結(jié)構是交直交的主電路結(jié)構,從工作方式上又可以分為電壓型和電流型結(jié)構,前者的使用范圍較為廣泛。
其特點是:中間為電解電容儲存提供母線電壓,前級采用二極管不控整流,簡單可靠,逆變采用三相PWM調(diào)制(目前調(diào)制算法是空間電壓矢量)。由于采用了一定容量的電解電容,所以直流母線電壓穩(wěn)定,此時只要控制好逆變IGBT的開關順序(輸出相序、頻率)和占空比(輸出電壓大?。?,就可以獲得非常優(yōu)越的控制特性。
采用電壓型交直交變頻器這種整流變頻裝置具有結(jié)構簡單、諧波含量少、定轉(zhuǎn)子功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)異特點,可以明顯地改善雙饋發(fā)電機的運行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量,并且該結(jié)構通過直流母線側(cè)電容完全實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的分離。電壓型交直交變頻器的雙饋發(fā)電機定子磁場定向矢量控制系統(tǒng),實現(xiàn)了基于風機zui大功率點跟蹤的發(fā)電機有功和無功的解耦控制,是目前變速恒頻風力發(fā)電的一個代表方向。
為了適應不同的電網(wǎng)工作狀況,對變頻器提出了更多的要求,為了適應不同的電網(wǎng)電壓的要求,有些變頻器會在電路結(jié)構中加入直流占波部分,將電壓按照電機的工況要求進行升壓,比如加入boost電路。在電網(wǎng)噪聲比較大的情況下,為了保證電路的正常使用,會加入前段的濾波電路。