这是逆变器的传统方式。主开关器件常采用半控型器件晶闸管。电压型变频器多采用180°导电型工作方式,其主电路如图2-9所示,晶闸管换相电路图中未画出。强迫换相方式有多种,例如互补换相方式、辅助脉冲(辅助晶闸管)换相方式等。变频器中的逆变器部分只负责调节频率,电压的调节由可控整流器来完成。逆变器输出电压、电流的波形如图2-18所示。对电压型变频器而言,输出电压的波形由主电路方式和开关模式决定,不受负载的影响。
不计负载电流的谐波时,各波形如图2-18b所示。当电动机的功率因数角为φ时,晶闸管的导通区间为180°-φ,该导电区间的大小是随φ角变化的。回馈二极管的导电区间为φ。当负载电动机电动运行时,φ<90°情况下,VT1关断后由二极管VD4续流。电动机漏感存储的无功能量经续流二极管和直流回路滤波电容形成续流回路,由中间直流回路滤波电容器缓冲无功能量。当负载电动机再生发电运行时,φ>90°情况下,直流侧输入电流id的平均值Id将变为负极性,即id反向。运动系统所储存的动能经电动机变换成电能,再经逆变器的回馈二极管桥,向直流回路回馈电能。再生能量势必引起电容器电压的升高,为防止这一点,应采取有效的措施。再生能量的处理方式有几种,见2.6节。
由于6脉波方式下输出电压的谐波成分较大,会使负载电动机的谐波损耗增加,发热加剧,并且转矩脉动较大。特别是低速运行时将影响电动机转速的平稳。(www.xing528.com)
改善波形的办法有两种:一种是由几台逆变器以一定的相位差进行多重化连接;另一种是采用PWM控制方式。目前通用变频器无例外地采用后一种方式。
如图2-18c所示,把电机电流看成正弦波时,直流回路瞬时电流的波形因负载电机的cosφ不同而不同。φ<90°,电机电动,id的平均值Id为正,Pd=EdId>0(Ed、Id见图2-13a),向逆变器输入能量;φ>90°,电机再生发电制动,id的平均值Id为负,Pd=EdId<0,由逆变器向直流侧输出能量。φ<90°电机侧变流器逆变;φ>90°电机侧变流器整流。这不难理解电机运行状态的变化,必然引起变流器工作状态的变化和能量传递方向的变化。
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