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1、变频器的定义变频器的基本组成变频器的分类变频器的工作原理np西门子MicroMaster 系列变频器变频器BOPBOP操作面板操作面板显示区域反转键增加键功能键减少键停止键启动键确认键点动键使用BOP修改参数 u/f控制u/fu/f控制的原理控制的原理采用U/f控制以后异步电机的机械特性曲线是什么样的？ 0s10Te恒 Er /1 控制恒 Eg /1 控制恒 Us /1 控制ab cU/f电压补偿的原理是什么？电压补偿的原理是什么？ IGBT简介 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效
2、应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 IGCT简介IGCT集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一种中压变频器开发的用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体开关器件(集成门极换流晶闸管=门
3、极换流晶闸管+门极单元)。1997年由ABB公司提出。IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展，给电力电子成套装置带来了新的飞跃。IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。IGCT具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点，而且成本低，成品率高，有很好的应用前景。 已用于电力系统电网装置（100MVA）和的中功率工业驱动装置（5MW）IGCT在中压变频器
4、领域内成功的应用了11年的时间（到09年为止），由于IGCT的高速开关能力无需缓冲电路，因而所需的功率元件数目更少，运行的可靠性大大增高。IGCT集IGBT（绝缘门极双极性晶体管）的高速开关特性和GTO（门极关断晶闸管）的高阻断电压和低导通损耗特性于一体，一般触发信号通过光纤传输到IGCT单元。在ACS6000的有缘整流单元的相模块里，每相模块由IGCT和续流二极管、钳位电容、阻尼电阻组成，由独立的门极供电单元GUSP为其提供能源。BJT简介 BJT指的就是双极型二极管，它是一个“两结三端”电流控制器件。从所用半导体材料上看，有硅（Si）和锗（Ge管之分）；从原理结构上看，可分为NPN和PNP
5、两种类型。 BJT的基本功能有两个：电流放大作用和流控开关作用。 GTR简介电力晶体管是一种双极型大功率高反压晶体管，由于其功率非常大，所以，它又被称作为巨型晶体管，简称GTR。GTR是由三层半导体材料两个PN结组成的，三层半导体材料的结构形式可以是PNP，也可以是NPN。大多数 双极型功率晶体管是在重掺质的N+硅衬底上，用外延生长法在N+上生长一层N漂移层，然后在漂移层上扩散P基区，接着扩散N+发射区，因之称为三重扩散。基极与发射极在一个平面上做成叉指型以减少电流集中和提高器件电流处理能力。 GTR分为NPN型和PNP型两类，又有单管GTR、 达林顿式GTR（复合管）和GTR模块几种形式。
6、单管GTR饱和压降VCES低，开关速度稍快，但是电流增益小，电流容量小，驱动功率大，用于较小容量的逆变电路。 达林顿式GTR电流增益值大，电流容量大，驱动功耗小，但饱和压降VCES较高，关断速度较慢。和单管GTR一样，达林顿式非模块化的GTR在现代逆变电路中早已不太常用。应用比较广泛的还是GTR模块。它是将两只或4只、6只、甚至7只单管GTR或达林顿式GTR的管芯封装在一个管壳内，分别组成单桥臂、单相桥、三相桥和带泄放管的三相桥形式，外壳绝缘，便于设计和安装。 在逆变电路中，GTR都工作在共发射极状态，其输出特性曲线是指集电极电流IC和电压VCE以及基极电流IB之间的关系。 GTR特性及应用G
7、TR的特性曲线分5个区。I区为截止区，IB=0，IC很小，为CE漏电流。II区为线性放大区，当IB增加时，IC也跟随IB线性增加。随着VCE继续降低，IC已没有增长能力，这就进入了深度饱和区，即第IV区。这时的VCE称为GTR的饱和压降，用VCES表示，它比GTO和VMOSFET要低。V区为击穿区。当VCE增加到一定值时，即使IB不增加，IC也会增加，这时的VCE就是GTR的一次击穿电压。如果VCE继续增加，IC也增加，由于GTR具有负阻特性，当结温上升时，IC更大。由于整个管芯的导电不可能绝对均匀，大的IC会产生集中热点，从而发生雪崩击穿，IC骤增。这时候，即使降低VCE也无济于事，高速增长
8、的热量无法散出，在很短时间内（几微秒甚至几纳秒）便使GTR被永远地烧坏。这就是GTR的二次击穿现象，它是GTR最致命的弱点，也是限制GTR发展和进一步推广应用的最重要的原因之一。电力晶体管GTR大多作功率开关使用，所以，要求它要有足够的容量（高电压、大电流）、适当的增益、较高的工作速度和较低的功率损耗等。但由于电力晶体管的功率损耗大、工作电流大，因此它存在着诸如基区大注入效应、 基区扩展效应和 发射极电流集边效应等特点和问题。基区大注入效应是指基区中的少数载流子浓度达到或超过掺杂浓度时，器件的注入效率降低，少数 载流子扩散系数变大，体内 少数载流子寿命下降，以致严重影响GTR的电流增益的现象。
9、基区扩展效应是指在大电流条件下有效基区变宽的效应。器件在小电流状态工作时的集电结宽度主要由基区掺杂浓度决定，因此其增益值是固定的；但在大电流条件下，由于基区中少数载流子大量增加造成集电结宽度收缩，因而，使有效基区变宽。基区的扩展导致注入效率降低，增益下降、特征频率减小。发射极电流集边效应也称为基极电阻自偏压效应，是由于在大多数情况下电流条件下，基区的横向压降使得发射极电流分配不均匀所造成的。在这种情况下，电流的分布较多地集中在靠近基极的发射极周边上，引起电流的局部集中，进而导致局部过热。所以，为了削弱上述三种物理效应的影响，必须在结构上采取适当的措施以保证适合大功率应用的需要。变频器工作原理详
10、解1 1、变频器的主回路、变频器的主回路 电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三部分组，交- -直直- -交型变频器结构见附交型变频器结构见附图图1 11 1）整流电路：）整流电路： VD1VD6VD1VD6组成三相不可控整流桥，组成三相不可控整流桥，220V220V系列采用单相全波整流桥电路；系列采用单相全波整流桥电路；380V380V系列采用桥式全系列采用桥式全波整流电路。波整流电路。2 2）中间）中间滤波电路滤波电路：整流后的电压为：整流后的电压为脉动电压脉动电压，必须加以滤波；，必须加以滤波；滤波电
11、容滤波电容c1 c2c1 c2除滤波作用外，还在整流与除滤波作用外，还在整流与逆逆变变之间起之间起去耦去耦作用、消除干扰、提高功率因数，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高作用、消除干扰、提高功率因数，由于该大电容储存能量，在断电的短时间内电容两端存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。3 3）限流电路限流电路：由于：由于储能储能电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间电容较大，接入电源时电容两端电压为零，因而在上电瞬间滤波电容滤波电容CFCF的充电电流的充电电流很大，过大的电流会损坏很大，过大的电流会损坏整流桥整流
12、桥二极管，为保护二极管，为保护整流桥整流桥上电瞬间将充电电阻上电瞬间将充电电阻RLRL串入直流串入直流母线母线中以限制充电电中以限制充电电流，当流，当CFCF充电到一定程度时由开关充电到一定程度时由开关SLSL将将RLRL短路。短路。4 4）逆变电路逆变电路： 逆变逆变管管V1V6V1V6组成组成逆变逆变桥将直流电逆变成频率、桥将直流电逆变成频率、幅值幅值都可调的交流电，是变频器的核心部分都可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：。常用逆变模块有：GTRGTR、BJTBJT、GTOGTO、IGBTIGBT、IGCTIGCT等，一般都采用等，一般都采用模块化模块化结构有结构有2 2单元
13、、单元、4 4单元、单元、6 6单元单元5 5）续流二极管续流二极管D1D6D1D6：其主要作用为：其主要作用为：（1 1）电机）电机绕组绕组为感性具有无功分量，为感性具有无功分量，VD1VD7VD1VD7为无功电流返回到为无功电流返回到直流电源直流电源提供通道提供通道（2 2）当电机处于制动状态时，再生电流通过）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1VD7VD1VD7返回返回直流电路直流电路。（3 3）V1V6V1V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和截止，在换相过程中也需要D1D6D1D6提供通提供通路
14、。路。6 6）缓冲电路缓冲电路 由于逆变管由于逆变管V1V6V1V6每次由导通切换到截止状态的瞬间，每次由导通切换到截止状态的瞬间，C C极和极和E E极间的电压将由近乎极间的电压将由近乎0V0V上升到上升到直流电压直流电压值值UDUD，这过高的电压增长率可能会损坏逆变管，这过高的电压增长率可能会损坏逆变管，吸收电容吸收电容的作用便是降低的作用便是降低V1V6V1V6关断时的电压增长率。关断时的电压增长率。7 7）制动单元制动单元电机在减速时电机在减速时转子转子的转速将可能超过此时的的转速将可能超过此时的同步转速同步转速（n=60f/Pn=60f/P）而处于）而处于再生制动再生制动（发电）状态，拖动系统（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到的动能将反馈到直流电路直流电路中使直流中使直流母线母线（滤波电容滤波电容两端）电压两端）电压UDUD不断上升（即所说的泵升电压），这样变频不断上升（即所说的泵升电压），这样变频器将会产生器将会产生过压保护过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻制动电阻就是用来消耗这部分能量就是用来消耗这部分能量的。的。制动单元制动单元由开关管与由开关管与驱动电路驱动电路构成，其功能是用来构成，其功能是用来控制流控制流经经RBRB的放电电流的放电电流IBIB变频器工作原理图
