交直交變頻器原理

• 定義：把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作變頻器。
• 構架：變頻器可以分為四個主要部分。
  

• 整流部分：將工頻電源轉換成直流功率。
• 中間電路:  a.將直流電壓變換成直流電流；
  

               b.使脈動的直流電壓變得穩定平滑；

  3. 逆變部分：將直流功率轉換成交流功率。

  4. 控制系統：將控制信號傳送給整流部分、中間電路、逆變部分，也接收來自各個部分的信號，實現閉環控制。

• 整流原理：將單相或者三相交流電變成脈動直流電。
  

• 工頻電源：我國的工頻電源是頻率為50HZ的正弦交流電。
  

• 
  正弦交流電的表示方法
  

u=Umsin（ωt+?）；Um最大值  ω角頻率  ?初相位

• 表示正弦交流電的物理量
  

  ①周期、頻率、角頻率

  ω = 2πf = 2π/T 單位rad/s  T =1/f=2π/ω 單位s

②最大值、有效值、瞬時值

有效值：如果交流電和直流電分別通過同一電阻，兩者在相同的時間內所消耗的電能相等（或所產生的焦耳熱相同），則此直流電的數值就叫做交流電有效值的數值。

通常所說的交流電的電壓、電流的值，如果沒有特殊說明，都是指有效值，例如單相交流電壓220伏，三相交流電壓380伏；交流電工儀表測出的電壓、電流值都是指有效值；交流電氣設備銘牌上標注的電壓、電流值也是指有效值。

③相位、初相位、相位差

   u=Umsin（ωt+?）中，ωt+?就是電壓的相位；?就是初相位，即t=0時的相位；同頻交流電的相位差，就是初相之差。

•    單相橋式整流原理
  

           單相橋式整流電路

• 當正弦交流電處于正半周時
•   
  當正弦交流電處于負半軸時
•    
  正弦交流電整個周期
  

無電容濾波，橋式整流電路中，輸出的直流電壓平均值是輸入的正弦交流電壓有效值的0.9倍；如果有大容量電容的濾波電路，空載情況下，輸出的直流電壓平均值就是輸入的正弦交流電壓有效值的1.41倍，接近正弦交流電壓的最大值；有負載的條件下，輸出的直流電壓平均值就是輸入的正弦交流電壓有效值的1.2倍（經驗值）。

• 
  三相對稱工頻交流電源：三相對稱工頻交流電是由三相發電機產生的頻率相同、幅值相同、相位相差120度的三相對稱正弦交流電。
•    
  三相橋式整流原理：根據優先導通原則，在每一瞬間，共
  陰極組中電位最高的二極管導通；共陽極組中電位最低的二極管導通。
  

• 
  周期第一階段
  

b.周期第二階段

c.周期第三階段

d.周期第四階段

  e.周期第五階段

f.周期第六階段   

• 
  
  g.整個周期的波形:假如變頻器三相整流輸入端的電壓為三相380V，則直流母線上的電壓平均值為537伏左右。                                                        
• 濾波原理：從示波器觀察整流電路輸出的波形，其中含有較大的脈動成分，稱為紋波。為了得到比較理想的直流電，需要濾波電路來濾除整流電路輸出電壓中的脈動成分。直流電中脈動成分的大小用脈動系數來表示。
  

1.電感元件的特性：通直流阻交流，通低頻阻高頻

• 感抗：電感元件在電路中對交流電所起的阻礙作用。
• 感抗的計算：XL=WL=2πfL
  

W角頻率  f頻率  L電感量

2.電容元件的特性：通交流阻直流，通高頻阻低頻

a.容抗：電容元件在電路中對交流電所起的阻礙作用。

  b.容抗的計算：XC=1/WC=1/2πfC

W角頻率 f頻率 C電容值

3.濾波電路：

• 逆變原理：將直流電轉化為交流電的裝置，在變頻器中，逆變是通過IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆變模塊來實現。
  

• 
  單相逆變原理
  

2.單相逆變電路特點

3.三相逆變原理

a.三相逆變電路

• 
  各個橋臂開關管的導通時間
  

• 波形分析
  

• 
  電路各部分元器件實物圖
  

•           整流部分
  

•           濾波部分
  

•           逆變部分
  

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