中小容量通用變頻器的主電路及特點(diǎn)
一、 通用變頻器的主電路
通用變頻器的主電路一般都是電壓型交-直-交如圖1所示。逆變?cè)F(xiàn)在一般都用IGBT、IPM，GTR已是淘汰產(chǎn)品。成都佳靈電氣制造公司的JP6C-T9型容量從0.75~75kW逆變?cè)䴙镮PM，75~280kW逆變?cè)䴙镮GBT。這兩種元件是世界上生產(chǎn)變頻器最先進(jìn)的元件，與傳統(tǒng)的雙極性GTR相比，其特點(diǎn)是IGBT具有MOSFET高輸入阻抗、高速特性同時(shí)也具有GTR大電流密度的特點(diǎn)；IGBT為電壓驅(qū)動(dòng)，而GTR為電流驅(qū)動(dòng)。IGBT驅(qū)動(dòng)電流在100nA量級(jí)可控制幾十安培電流輸出，直流電源增益達(dá)108~109，幾乎不消耗功率，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、效率高，因此功耗很小，變頻器散熱片面積比GTR小1/3，變頻器外形尺寸��；IGBT的開(kāi)關(guān)速度比GTR快，開(kāi)關(guān)時(shí)間為10~100ns量級(jí)，GTR則以μs計(jì)，以至達(dá)到幾十微妙，因此IGBT有較高的工作頻率，用IGBT生產(chǎn)出來(lái)的變頻器人們聽(tīng)到的噪聲幾乎沒(méi)有，與GTR相比降低了20dB，可與電動(dòng)機(jī)直接用工頻電源驅(qū)動(dòng)噪聲相比，如圖2所示。由于工作頻率高，輸出電流波形為一條圓滑的正弦波形；IGBT有正的電阻高溫系數(shù)，具有良好的熱穩(wěn)定性，對(duì)過(guò)電流有自限流作用，多只同樣管子的并聯(lián)有自均流作用，這些都是GTR難以辦到的；安全工作區(qū)大，具有高度線性化的跨導(dǎo)。為此在變頻器逆變?cè)肐GBT逐步代替GTR是必然的趨勢(shì)，JP6C-T9型用這樣的逆變?cè)圃齑笕萘康淖冾l器可以說(shuō)是世界上第一流的。
圖1 通用變頻器原理圖
圖2 噪聲特性
IPM是智能化的IGBT，把IGBT功率元件的電路與驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路集成在一個(gè)芯片上的模塊，過(guò)去成千個(gè)元件組成的各種電路而現(xiàn)在是一個(gè)芯片，可靠性就大為增加，其失效率把幾千個(gè)元件失效率變?yōu)?個(gè)，把可靠性提高到原分立元件的幾千倍，同時(shí)減少了大量焊點(diǎn)，系統(tǒng)的可靠性就更高了。因此JP6C-T9型MTBF可達(dá)到高可靠、長(zhǎng)壽命的要求，變頻器外形尺寸小。
二、 先進(jìn)的控制技術(shù)、矢量控制
1.轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩特性 采用不同控制方式，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩特性是不一樣的，如采取U/f控制其特性如圖3所示。它的調(diào)速范圍較窄，在低速時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)差率較大，特性較軟。采用矢量控制，其特性如圖4所示。使用無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器驅(qū)動(dòng)通用電動(dòng)機(jī)時(shí)，也能保證在整個(gè)頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制，在1Hz時(shí)，也有150%以上的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可在3：1的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(16~50Hz)以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速調(diào)整率為±1%。
2.快速響應(yīng)功能 變頻器采用了單片機(jī)控制，特別是采用了高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，其計(jì)
